[发明专利]一种混沌水声定位方法

说明书

技术领域

本发明属于声纳定位技术领域，涉及一种混沌水声定位方法。

背景技术

声纳技术是利用声波对水下目标进行定位、探测、识别和跟踪，广泛应用于军事领域和民用领域。利用自身主动发射声波，依据接收的目标反射的回波来探测水中目标的技术称为主动声纳技术，但其在对目标进行探测的同时也容易暴露自身的位置，容易被敌方识别和攻击，故隐蔽性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混沌水声定位方法，采用发射与海洋背景噪声相似的混沌探测信号，克服主动声纳隐蔽性差的缺点。同时与相应的混沌匹配滤波器结合，有效地减小了干扰的影响，提高了定位精度。

本发明所采用的技术方案是，一种混沌水声定位方法，脉冲式发射基于混杂系统产生的混沌探测信号，采用一个发射机和两个接收机分开布置的双基地声纳，

第一个接收机与发射机位于同一发射基地，该发射基地发送探测信号的同时也接收目标反射的回波信号；发射基地将扫描式接收的目标反射回波信号经过第一混沌匹配滤波器，其输出信号与原混沌探测信号经过第二混沌匹配滤波器后的信号再进行传统匹配滤波和脉冲积累，进而估算发射基地与扫描到的目标之间的距离；

位于接收基地的第二个接收机同时扫描式接收目标反射的回波信号和定向接收发射基地通过直传通道发送来的混沌探测信号，这两个信号分别经过第三混沌匹配滤波器、第四混沌匹配滤波器，再进行传统匹配滤波和脉冲累计，估算接收基地接收的目标反射的回波信号与直传信号之间的时延，再根据直传通道距离L和水中声速c，进而估算出发射基地到目标再到接收基地的距离；

最后，根据发射基地与扫描到的目标之间的距离、发射基地到目标再到接收基地的距离，同时再借助信号接收方位角，实现对目标的定位。

本发明的有益效果是，能够在多径严重的浅海水声信道中实现对目标的二维定位，具体优点在于：

1)采用发射基于混杂系统产生的宽频混沌探测信号，由于混沌信号类似于海洋的背景噪声，具有难于预测的特点，所以被探测的目标不易发现其附近存在声纳，这样就提高了主动声纳的隐蔽性。同时，混沌信号对海洋生物的影响小，故具有良好的环境兼容性。

2)采用相应的混沌匹配滤波器，有效地减少了传统匹配滤波器在多径严重的浅海水声信道中出现的副峰超过主峰的现象，具有更好的抵抗多径和噪声的性能，提高了目标定位的精度。

附图说明

图1是本发明方法所用的双基地声纳几何关系；

图2是本发明方法采用的目标定位原理图；

图3是本发明方法实施例采用的基频为800Hz时，时间长度0.12s的混沌信号波形；

图4是本发明方法所用的混沌探测信号的相平面图；

图5是本发明方法实施例采用的发射基地脉冲式发射混沌探测信号；

图6是本发明方法实施例中发射基地扫描式接收目标反射的回波信号；

图7是本发明方法实施例中发射的混沌探测信号经过混沌匹配滤波器的波形；

图8是本发明方法实施例中发射基地扫描式接收目标反射的回波信号经过混沌匹配滤波器的波形；

图9是本发明方法实施例中发射基地扫描式接收目标反射的回波信号经过两次匹配滤波和脉冲积累后的波形；

图10是本发明方法实施例中接收基地扫描式接收目标反射的回波经过混沌匹配滤波器的波形；

图11是本发明方法实施例中接收基地定向接收的直传信号经过混沌匹配滤波器的波形；

图12是本发明方法实施例中接收基地扫描式接收目标反射的回波经过混沌匹配滤波器和传统匹配滤波的波形；

图13为本发明方法实施例中接收基地定向接收的直传信号经过混沌匹配滤波器、传统匹配滤波器和脉冲积累后的波形；

图14为本发明方法实施例中接收基地定向接收的直传信号只经过传统匹配滤波器和脉冲积累后的波形；

图15为本发明方法实施例采用的分别脉冲式发射传统探测信号和其他混沌探测信号时，接收基地定向接收的直传信号经过传统匹配滤波器、脉冲积累后的波形；

图16为本发明方法实施例采用的基于混杂系统产生的基频为800Hz的混沌信号和其他信号的400次测量的距离平均相对误差比较；

图17为本发明方法实施例采用的基于混杂系统产生的基频为1000Hz的混沌信号和其他信号的400次测量的距离平均相对误差比较；

图18为本发明方法实施例采用的基于混杂系统产生的基频为1600Hz的混沌信号和其他信号的400次测量的距离平均相对误差比较；