[发明专利]一种主动声呐脉冲信号测向方法

说明书

本发明提供了一种主动声呐脉冲信号测向方法，对直角三元阵各水听器接收的脉冲信号进行平方检波积分获得信号包络，进行包络前沿检测；检测到前沿后启动鉴宽器，对前1/5脉宽内的数据进行FFT分析，估计信号频率f；从1/5脉宽开始到4/5脉宽时，保存数据用于计算相位差；用时延粗测值加上时延修正值就得到时延精测值；根据第1路与第2路、第3路与第2路两个时延精测值，采用时延估计法可以计算出脉冲信号的方向，可摆脱阵间距必须小于半波长的限制，且无需目标合作，方法简单，容易实现。

技术领域

本发明属于水声信号处理技术领域，具体涉及一种主动声呐脉冲信号测向方法。

背景技术

对主动声呐信号的监测在水中兵器、水声侦察与海洋科学研究中都有重要作用。主动声呐发射脉冲信号覆盖了很大的带宽，从几kHz到几百kHz。这样宽的频率范围内，没有办法像常规定向定位技术那样采用半波长间隔布设水听器阵列，当阵元间距大于半波长时，两基元接收信号的时延差往往远大于信号周期，此时会产生相位模糊，进而导致严重的测向模糊。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种主动声呐脉冲信号测向方法，可摆脱阵间距必须小于半波长的限制，无需目标合作，且可适用于发射信号为变周期、调频或跳频信号的情形。

一种主动声呐脉冲信号测向方法，包括如下步骤：

步骤1.对直角三元阵各水听器接收的声呐信号，进行带通滤波；

步骤2.对滤波后的信号进行平方检波积分，得到信号的包络，对信号包络进行过门限检测；

步骤3.如果信号包络前沿超过门限，分别记录下三路信号前沿时刻n₁，n₂，n₃；则直角三元阵中第1路阵元与第2路阵元的时延粗测值n₁₂＝n₁-n₂，第2路阵元与第3路阵元的时延粗测值n₂₃＝n₂-n₃；

步骤4.针对三路信号，检测到信号包络前沿后，对前1/5脉宽内的数据进行FFT分析，估计信号频率f；

步骤5.针对三路信号，保存从1/5脉宽开始到4/5脉宽的数据；将该三路信号的前沿时刻对齐，然后估计三路信号间相位差和用相位差除以2πf得到时延修正值；

步骤6.用时延粗测值加上时延修正值得到时延精测值，如下：

其中，τ₁₂为第1、2两路信号的时延精测值，n₁₂为第1、2两路信号的时延粗测值，n₁₂＝n₁-n₂，τ_s为采样周期，是采样频率f_s的倒数；为第1、2两路信号的时延修正值；

步骤7.计算出脉冲信号的方向：

对直角三元阵，目标方位左右偏角为α_t，目标方位上下偏角为β_t，则有：

较佳的，所述步骤4中，采用鉴宽器检测前1/5脉宽内数据。

较佳的，所述步骤5中，采用自适应notch滤波器估计三路信号间相位差。

较佳的，所述步骤7中，采用时延估计法计算出脉冲信号的方向。

较佳的，定义目标方位左右偏角α_t以左为正。

较佳的，定目标方位上下偏角β_t以上为正。