[发明专利]一种多途信道下的回波信号参数估计方法

说明书

本发明公开了一种多途信道下的回波信号参数估计方法，包括：(1)将匹配滤波器中的拷贝信号设计为经过不同多普勒因子压缩后的发射信号副本；(2)将多途信道下的回波信号与拷贝信号依次匹配，寻找输出最大峰值所对应的拷贝信号作为最佳匹配结果；(3)根据所述最佳匹配结果估计该路径中的参数和时域信号，并在下一条路径的参数估计中，将不同多普勒因子匹配下的结果减去前面已估计出的各路径信号分别的匹配结果，来检测剩余路径中的参数和时域信号。本发明较为稳健，且估计精度较高，充分利用运算资源，适用于各种形式的宽带信号。

技术领域

本发明涉及水声回波的参数估计领域，尤其涉及一种多途信道下的回波信号参数估计方法。

背景技术

水下声信道复杂的时频特性使其成为最难以进行回波信号处理的无线信道之一。在水声目标信道中，目标或声纳之间的相对运动将造成回波信号的多普勒效应，且在大多数水声系统的发射信号均具有宽带特性，因此，此时的多普勒效应将不能简化为信号频率的搬移，而是多普勒系数造成的信号脉宽的压缩或展宽。

同时，由于水声目标的反射信号可能存在不同的传输路径，导致接收回波为多个信道成分信号的叠加，且其中的信号的幅度衰减、到达时刻以及压缩系数均不相同。目前大多数多途水声信号处理方法仅考虑多途信号中能量最大的信号成分的多普勒系数，而忽略了其他路径中多普勒系数的偏差，且都存在着运算量大，相临信号间的参数估计影响较大等因素，因此开拓新型高效的信道参数估计办法迫在眉睫。

在主动声纳信号处理系统中，匹配滤波是一种常用的信号检测与估计方法，而改变匹配滤波器中的拷贝信号并进行相关运算，则输出结果中峰值最大值相对应的拷贝信号即为与接收信号中主要成分最接近的信号形式。这种常规的匹配滤波算法在检测多途信号时会出现多个幅度不一的匹配峰值，这将不利于目标参数的准确估计。同时，能量较高信号成分的匹配峰旁瓣可能掩盖相临信号成分的匹配结果，因此需要改进和利用该种方法来对多途信号的各个成分进行有效分离和参数估计。

发明内容

发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种多途信道下的主动声纳目标回波时移频率结构估计方法，该方法允许发射信号为不同形式的宽带信号，且估计出的多成分信号参数包含了幅度衰减系数、时延因子即多普勒系数，在不同的时间带宽积的条件下，该方法都具有一定的稳健性。

技术方案：本发明所述的多途信道下的回波信号参数估计方法包括：

(1)将匹配滤波器中的拷贝信号设计为经过不同多普勒因子压缩后的发射信号副本；

(2)将多途信道下的回波信号与拷贝信号依次匹配，寻找输出最大峰值所对应的拷贝信号作为最佳匹配结果；

(3)根据所述最佳匹配结果估计该路径中的参数和时域信号，并在下一条路径的参数估计中，将不同多普勒因子匹配下的结果减去前面已估计出的各路径信号分别的匹配结果，来检测剩余路径中的参数和时域信号。

进一步的，步骤(1)具体包括：

将匹配滤波器中的拷贝信号设计为：

其中，u[η_m·n]为发射信号，T为信号脉宽，FS为采样率，η_m＝(c+v_m)/(c-v_m)为多普勒因子，c为声在水中的传播速度，v_m为待校验速度且v_m＝v_min+m·δ_v，[v_min,v_max]为待测目标的径向速度范围，且相离运动时速度为正，δ_v为速度分辨率。

进一步的，步骤(2)具体包括：