[发明专利]一种主动声呐复杂编码信号多普勒分级搜索的方法

权利要求书

1.一种主动声纳复杂编码信号多普勒分级搜索的方法，包括如下步骤：

步骤1，生成复杂编码信号s(t)副本数据并存储，复杂编码信号长度N，采样率f_s，中心频率f_c，脉宽T，带宽B，目标运动速度范围-v～v，声速c，其中t＝0:1/f_s:(N-1)/f_s，只取0和pi两个值，由m序列码来控制生成；

步骤2：换能器接收空间信号s5(t)；

步骤3：对接收到的空间信号，进行带通、解调、低通及降采样处理，此时降采样后的采样率与副本降采样后的采样率保持一致；

步骤4：对降采样之后的数据进行缓存、滑动并作FFT，FFT的点数与副本的FFT点数一致；

步骤5：读取副本数据，将步骤4中的FFT之后的数据与各个副本数据共轭相乘，之后作IFFT，并取模的平方，找出相关峰最大的多普勒通道；

步骤6：将步骤5中找出的相关峰最大的多普勒通道，在该多普勒通道左右各进行微调，并作FFT，FFT的点数与副本的FFT点数必须一致，将结果与步骤5中相关峰最大的多普勒通道进行共轭相乘，作IFFT，取模的平方，找出微调后的最大相关峰的通道及处理结果；

所述步骤1中具体包括：

步骤1.1：根据目标运动速度范围确定多普勒频偏范围及待搜索多普勒通道数；

步骤1.2：依照多普勒频偏，生成各个多普勒通道数据；

步骤1.3：将多普勒通道数据进行带通、低通滤波、降采样；

步骤1.4：对降采样之后的各个多普勒通道数据作FFT，得到各个多普勒通道的副本数据；

所述步骤1.1中具体包括：

确定最大、最小多普勒频偏dmax、dmin：

确定待搜索多普勒通道数dn：

以ds为多普勒搜索步长，确定副本通道数dn；其中ceil表示四舍五入运算，abs表示取绝对值运算；

其中中心频率f_c，脉宽T，带宽B；目标运动速度范围-v～v，声速c；

所述步骤1.2中具体包括：

对每个副本通道以各自相应的间隔对复杂编码信号进行三次样条插值，生成对应通道的副本时域数据s1(j,t1)，其中interp1表示插值函数，’spline’表示三次样条插值；

s1(j,t1)＝intrep1(t,s(t),t1,′spline′)

其中

j＝1:dn；

所述步骤1.3中具体包括：

对s1(j,t1)解调得到s2(j,t1)，其中

其中pi为圆周率；

对s2(j,t1)进行低通滤波得到s3(j,t1)；

将s3(j,t1)进行降采样得到s4(j,t1)；

所述步骤1.4具体包括：

对降采样之后的各个多普勒通道数据s4(j,t1)作FFT，得到各个多普勒通道的副本数据X’(j,f)并存储，其中j＝1:dn；

所述步骤3具体包括：

对空间信号s5(t)进行带通滤波得到s6(t)；

对s6(t)进行解调得到s7(t)，其中

对s7(t)进行低通滤波，然后降采样，此时降采样后的采样率与副本降采样后的采样率保持一致，得到s8(t)；

所述步骤4具体包括：对s8(t)缓存并作滑动FFT，FFT的点数与副本的FFT点数一致，得到X(f)；

所述步骤5具体包括：

X(f)与副本通道频域数据分别共轭相乘得到Y(j,f)，其中conj是共轭运算，其中Y(j,f)＝X(f)*conj(X’(j,f))，其中j＝1:dn；

对Y(j,f)作IFFT变换，并对前一半数据点取模得到L(j,t)，其中j＝1:dn；

找出L(j,t)中最大值的下标dop_num，初步确定目标多普勒频偏dop，其中其中dop_num＝max(max(L(j,t)))；

所述步骤6具体包括：

在当前dop频率附近以dss为搜索步长对s8(t)进行左右各5次多普勒微调，得到xsd(k,t)，xsd(k,t)＝s8(t)*e^{(-j*2*pi*(k-6)*dss*t)}，其中k＝1:11；

将xsd(k,t)作FFT，FFT的点数与副本的FFT点数一致，得到xsd’(k,f)；

将xsd’(k,f)与副本第dop_num个的频域数据共轭相乘得到Ysd(k,f)；

对Ysd(k,f)作IFFT，并对前N点取模得到Yst(k,t)；

找出Yst(k,t)中最大值的下标dop_step_num，并将Yst(dop_step_num,t)作为匹配后的最终结果，同时得到最终的目标多普勒频偏Δf，

Δf＝dop_num*ds+(dop_step_num-6)*dss，其中dop_step_num＝max(max(Yst(k,t)))；

以及其中，

先将所述步骤1所述的复杂编码信号s(t)副本数据提前计算并保存。

2.如权利要求1所述一种主动声纳复杂编码信号多普勒分级搜索的方法，其特征在于，所述步骤1.4中对多普勒通道数据降24倍采样；所述步骤3中对接收到的空间信号降24倍采样；所述步骤4中对降采样之后的数据缓存成2048点，滑动2048点，作4096点FFT。