[发明专利]一种声呐信号起始点实时跟踪方法、装置及声呐

说明书

本发明涉及一种声呐信号起始点实时跟踪方法、装置及声呐，其中该方法包括：步骤一：获取信号起始点位置的先验知识；其中，所述先验知识包括上次信号起始点粗略位置对应的段位置；步骤二：基于粗略位置搜索算法，对回波数据进行分段处理，搜索信号起始点的段位置；步骤三：基于先验矫正及跳点剔除算法对搜索到的信号起始点的段位置的相邻段进一步搜索，确定信号起始点的段位置的准确位置，并结合先验知识验证其有效性；步骤四：依据验证通过的信号起始点的段位置，通过精细位置搜索算法得到信号起始点的精确位置。本发明大大提高了信号起始点跟踪性能。

技术领域

本发明属于声呐信号处理技术领域，尤其涉及一种低计算量的高分辨率声呐信号起始点实时跟踪方法、装置及声呐。

背景技术

高分辨率测深侧扫声呐是一种集高分辨率微地形地貌探测声呐。如图1所示的工作示意图，声呐水下电子分机11装在水下载体12上，左右两侧各有一个平行线阵构成的声呐阵(左声呐阵13、右声呐阵14)，声呐阵向侧向发射声波后，海底15回波依时间的先后被声呐阵接收，根据海底回波到达多条接收线阵的相位差估计回波到达声呐阵的方向，通过回波到达声呐阵的时延按照一定的几何关系获得海底与声呐阵的距离，从而得到海底相对于声呐阵的深度和位置，同时还可以计算回波强度来得到海底的地貌特征。

高分辨率测深侧扫声呐信号处理时，根据海底回波强度来判别信号起始点位置的准确性和实时性是影响声呐系统性能的重要参数之一，传统的信号起始点实时跟踪方法存在以下不足：

1)基于能量法信号起始点跟踪算法一般采用能量与过零率联合判断，这种方法的信号起始点的准确性较低，找到的位置一般为信号能量跳变较大的点，并非真实的信号起始点。

2)一些高精度的信号起始点跟踪算法需要进过各种变换，比如傅里叶变换、小波变换等，这种方法计算量较大，不适合信号的实时处理。

3)信号起始点跟踪算法理论仿真时，需要某些假设条件以至于达到高精度，在真实环境中，满足不了这些假设条件，跟踪效果和精度急剧下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种声呐信号起始点实时跟踪方法，包括：

步骤一：获取信号起始点位置的先验知识；其中，先验知识包括上次信号起始点粗略位置对应的段位置；

步骤二：基于粗略位置搜索算法，对回波数据进行分段处理，搜索信号起始点的段位置；

步骤三：基于先验矫正及跳点剔除算法对搜索到的信号起始点的段位置的相邻段进一步搜索，确定信号起始点的段位置的准确位置，并结合先验知识验证其有效性；

步骤四：依据验证通过的信号起始点的段位置，通过精细位置搜索算法得到信号起始点的精确位置。

进一步地，步骤二包括：

获取上次信号起始点位置对应的段位置，按照预设参数对数据进行分段，计算相应的段能量，分别采用比值法、差值法、最大值法得到信号起始点所对应的段位置，若通过最大值法、差值法得到的段位置中任何一个段位置与通过比值法得到的段位置的差值小于2，将该段位置作为信号起始点的段位置；其中，所述预设参数包括粗略与精细搜索时段能量所对应的样本点数、信号搜索起始与截止采样点数。

进一步地，步骤二还包括：

当粗略位置搜索算法未搜索到信号起始点的段位置时，基于粗略位置二次搜索算法，根据满足段能量均值的段位置进一步搜索信号起始点的段位置。

进一步地，步骤三包括：

对搜索到的信号起始点的段位置相邻的一段区间内的段能量序列进行处理，按照段能量增大的相对量与绝对量之间的关系得到信号跳变点对应的段位置，计算能量跳变点前后两个段能量的差值、上次信号起始点所对应段位置相邻段能量的差值，并选取差值较大的段位置作为信号跳变点段位置。