[发明专利]一种利用单个水听器估计水下目标深度和距离的方法

说明书

本发明公开了一种利用单个水听器估计水下目标深度和距离的方法，属于水雷引信及声纳的技术领域，该方法根据单个水听器采集到的水下目标发出的信号，得到信号的水底多径时延t₁和水面多径时延t₂后，计算目标深度和目标水平距离；目标深度目标水平距离式中，H是海深；z是单个水听器的深度；c是声速；由于水底多径时延t₁和水面多径时延t₂是根据时间变化的，因此可以得到根据时间变化的目标深度和目标水平距离；该方法仅通过单个水听器计算得出信号的水底多径时延和水面多径时延后，结合海深及水听器深度，即可获得目标深度和距离信息。

技术领域

本发明属于水雷引信及声纳的技术领域，具体涉及一种利用单个水听器估计水下目标深度和距离的方法。

背景技术

水下目标的深度与距离估计在水下潜艇目标的识别、定位中有重要应用。目前应用的技术是三子阵法，需要很大的阵列孔径对目标定位。为了能在小平台上对水下目标定位，人们发展出了目标运动分析技术(TMA)、匹配场定位技术与时反镜定位技术。纯方位TMA方法需要平台的机动，方位/频率TMA方法往往因目标无线谱或线谱频率太低无明显多普勒而在应用中受到限制。匹配场与时反镜可实现几公里到几十公里目标的定位，但它们都依赖于对传播信道的准确建模，在工程应用中仍有困难，且运算量很大，不适合在水雷平台上应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种利用单个水听器估计水下目标深度和距离的方法，仅通过单个水听器计算得出信号的水底多径时延和水面多径时延后，结合海深及水听器深度，即可获得目标深度和距离信息。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种利用单个水听器估计水下目标深度和距离的方法，该方法如下：

根据单个水听器采集到的水下目标发出的信号，得到信号的水底多径时延t₁和水面多径时延t₂后，计算目标深度和目标水平距离；

式中，H是海深；z是单个水听器的深度；c是声速；由于水底多径时延t₁和水面多径时延t₂是根据时间变化的，因此可以得到根据时间变化的目标深度和目标水平距离。

进一步的，得到所述水底多径时延t₁和水面多径时延t₂的方法如下：

第一步，采用滤波器对单个水听器采集到的水下目标发出的信号按帧依次进行带通滤波处理、AD转换、快速傅里叶变换、加权功率谱及反傅里叶变换后，得到与信号的帧数相同个数的序列u(n)，n＝0,…,N-1，N，N为一帧数据的长度；

第二步，当前三帧信号对应的u(n)的数据均在[m,N/2-1]区间上搜索到峰值，且三帧信号的峰值对应的三个水底多径时延和三个水面多径时延分别依次增大，三个水底多径时延的差分和三个水面多径时延的差分均小于由目标最大可能速度与帧长度决定的门限值时，则判定多径时延是由目标引起的，进入锁定模式；其中，m﹥10；