[发明专利]基于地震检波器阵列的低空飞行目标定位和跟踪方法

权利要求书

1.基于地震检波器阵列的低空飞行目标定位和跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、将五个三分量地震检波器按十字形分布埋于地下，检波器上表面距离地表5cm，中心点检波器到其他检波器的距离为L，检波器的采样率为Fs，当目标飞过时，采集五个地震检波器接收到的三分量目标信号，包括垂直分量、水平分量Ⅰ和水平分量Ⅱ；

b、五个检波器采集到的垂直分量采样序列分别为s₁(n)、s₂(n)、s₃(n)、s₄(n)、s₅(n)，s₁(n)为中心检波器的垂直分量采样序列，n为采样值在序列中出现的序号，取值为0,±1,±2,…；

c、对信号s₁(n)进行插值处理，插值因子为K：

K值取2，对其他四路信号进行相同的插值处理；

d、对s₁(n)、s₂(n)、s₃(n)、s₄(n)、s₅(n)中目标信号特征明显的部分截取同一时间点、窗口长度为C的采样序列，命为S₁(n)、S₂(n)、S₃(n)、S₄(n)、S₅(n)，若信号在空中传播速度为V，则窗口长度C的选择标准为C＝3L/V；

e、对序列S₁(n)进行经验模态分解，得到Z个本征模态函数(IMF)分量(I₁,I₂,…,I_z)以及一个余量R₁，对S₁(n)和Z个IMF分量分别进行傅里叶变换得到对应的频谱曲线F[S₁(n)]、(F(I₁),F(I₂),…,F(I_Z))，分别计算F[S₁(n)]与(F(I₁),F(I₂),…,F(I_Z))中每个IMF分量频谱曲线的相关系数，选取相关系数大于0.6的较强相关IMF分量成为S₁(n)的有效IMF分量(I_M,I_M+1,…,I_N)；

f、重复步骤e得到S₂(n)的有效IMF分量(J_M,J_M+1,…,J_N)，分别计算(I_M,I_M+1,…,I_N)与(J_M,J_M+1,…,J_N)中相对应IMF分量之间的频谱相似性，计算结果组成频谱相似性序列[S_M,S_M+1,…,S_N]，对该序列元素值进行归一化，将归一化结果作图形成频谱相似性结果关系曲线，选取该曲线上频谱相似性结果大于B₁的这些值，B₁值取0.7，定义下式计算对应IMF分量之间的频谱相似性：

式中x为(I_M,I_M+1,…,I_N)的某一IMF分量，y为(J_M,J_M+1,…,J_N)的对应IMF分量，函数F代表傅里叶变换；

g、对其他分量信号水平分量Ⅰ和水平分量Ⅱ重复步骤b-f，选出频谱相似性结果大于B₁的所有值对应的有效IMF分量，其中中心检波器三个分量的采样序列频谱相似性结果大于B₁的所有值对应的有效IMF分量为(F₁,F₂,…,F_W)；

h、对选出的所有的三分量的每两个对应IMF分量分别进行互相关时延估计得到时延估计值序列X＝[X₁,X₂,…,X_W]，增大插值因子K直至时延估计值精度高于10^-4s，同时得到互相关时延估计结果，对所有的互相关时延估计结果进行叠加，画出互相关时延估计结果叠加后的曲线，曲线的峰值对应的横坐标即为采样序列S₁(n)与S₂(n)的时延估计值t1；

i、重复步骤f-h，分别计算出采样序列S₁(n)与S₃(n)、S₄(n)、S₅(n)的时延估计值t2、t3、t4，根据五元十字阵和目标的几何位置关系利用余弦定理计算出飞行目标位置；

j、依据所需拟合精度等间隔依次选取时延窗口，重复上述步骤得到多个目标位置点，将这些点进行最小二乘拟合得到飞行目标的运动曲线。