[发明专利]一种高精度多普勒信号模拟方法

说明书

本发明属于水声传播及水声信号处理技术领域，具体涉及水声信道中声波在(浮标水听器)接收端的高精度多普勒信号模拟方法。本发明包括：基于浮标阵的运动目标模拟，设计一组发射信号序列，利用时延计算，得到相应的接收信号序列；利用周期性样本逼近重构方法对接收信号序列进行预处理，由接收信号序列得到等间隔采样的信号序列；利用反馈及时延判断，并行多通道信号序列进行拼接整合，按周期依次存储数据，实现高精度多普勒信号的模拟。本发明多通道并行处理，提高了信号生成效率。多周期拼接信号，使长信号大数据量存储简单易行。以上两点使得算法用于实际应用设计时，电脑运行内存不再是主要的影响因子，从而扩展了算法的实用性。

技术领域

本发明属于水声传播及水声信号处理技术领域，具体涉及水声信道中声波在(浮标水听器)接收端的高精度多普勒信号模拟方法。

背景技术

随着海洋科技的不断发展，水下定位技术成为如今发展研究的一大课题，对精度要求的不断提高使得目标模拟器应运而生。高精度多普勒信号是模拟器设计的重要内容，以往多普勒信号的仿真局限在依据多普勒效应在频域上进行频移，以实现时域上变宽窄的方法，计算量大，运算速度慢，使得高速目标信号精度受到很大限制。因此，采用有效措施实现高精度多普勒信号的模拟是模拟器精度提高的关键技术之一。

比较近年来水下目标模拟器信号设计主要存在两大问题。首先是硬件设备负责信号生成工作，并且不同系统之间目标种类和信号类型都有特殊要求，调试阶段要根据需求随之更新，这种情况下，要满足一定精度就需要较高的采样率，但这又使得硬件设备难以负荷，其可扩展性也受到了严重的制约。其次是生成多普勒信号的算法往往局限在利用多普勒效应的方法上，使得信号只能单点添加频移合成，这样大大降低了信号的生成效率和存储速率。李刚提出可以采用多路拼接方法将窄带信号拼接为宽带信号从而提高生成与存储数据的效率([3]李刚.基于多路拼接的宽带雷达信号源的研究.电子科技大学硕士学位论文.2007.)，此方法中各路信号是独立的，其幅值、频率、相位均不连续，即使使用同一参考时钟源，信号质量也会受到一定的影响。王丽提出了可将插值方法用于解决少样本低精度的问题([1]王丽.具有抗差特点嫦娥一号异源数据地形滤波与插值方法研究.中国地质大学硕士学位论文.2013.)，但此方法主要应用于构造三维空间形态或图像放大处理中，且插值选用的是空间插值思想。范展物理模型角度，提出了可将插值方法用于生成多普勒信号([4]范展.目标高速运动对矢量信号处理的影响及匹配技术研究.哈尔滨工程大学硕士学位论文.2009.)，但没有对插值方法做具体的分析介绍以及实践应用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种效果良好、计算简单、适用于在目标模拟中对高速运动目标高精度多普勒信号模拟方法。

本发明的目的是这样实现的：

(1)基于浮标阵的运动目标模拟，设计一组发射信号序列，利用时延计算，得到相应的接收信号序列；

(2)利用周期性样本逼近重构方法对接收信号序列进行预处理，由接收信号序列得到等间隔采样的信号序列；

(3)利用反馈及时延判断，并行多通道信号序列进行拼接整合，按周期依次存储数据，实现高精度多普勒信号的模拟。

所述的周期性样本逼近重构方法为：以一个周期为样本重构单位，比较所需采样点处时间轴附近的样本值，确定最接近的样本值从而确定采样点处的值，以此作为逼近样本的重构值，加之接收信号序列的时延零值部分，重构为每周期的样本值。

所述的利用周期性样本逼近重构方法实现由接收信号序列得到等间隔采样的信号序列的方法为: