[发明专利]联合利用收发合置回波与收发分置回波的目标速度估计方法

说明书

本发明提出一种联合利用收发合置回波与收发分置回波的目标速度估计方法，首先，根据多基地声纳系统配置特点，分别建立发射基地和接收基地的目标回波频率与发射信号频率、目标绝对速度和航向的方程；其次，对方程进行近似并联立，利用数值方法求解非线性方程组，得到目标绝对速度估计值。本发明可在单周期内同时获取目标速度矢量在多个接收节点与目标连线上的投影，从原理上可规避因目标航向变化而引起算法误差的缺陷，可提高目标绝对速度估计精度和基于速度的目标识别方法的判决效率。

技术领域

本发明涉及声学领域，具体涉及声纳信号处理领域，主要是一种联合利用收发合置回波与收发分置回波的目标速度估计方法。

背景技术

目标速度特征是主动声纳目标识别的重要特征之一，收发合置声纳一般通过多普勒频移可计算目标径向速度，其物理含义是目标的绝对速度在收发合置声纳与目标连线上的投影，由于目标航向未知，因此仅利用一个收发合置声纳无法提取目标的绝对速度，故径向速度虽可以提供一定目标特征，但其信息量有限：仅能在提取的径向速度结果较大时，判定目标是高速运动目标，但当提取的径向速度结果较小时，无法确定该多普勒频移是由低速运动还是高速运动目标引起的。

绝对速度与径向速度相比，前者包含的速度特征更加清晰，可直接用于识别结果的判决，因此，一些国内外研究致力于提取目标绝对速度用于主动声纳目标识别。其中一种解决方案是利用多个收发合置声纳分时发射主动信号，分别获取目标在不同收发合置声纳与目标连线上的投影，再利用空间位置关系求解目标绝对速度，该方法的缺点是需要多次发射信号，目标在两次发射时间间隔内的航向变化将引起绝对速度的计算误差，影响最终的识别判决结果。因此，本发明考虑基于多基地声纳，联合利用收发合置回波与收发分置回波，在单周期内获取目标的绝对速度信息，提高估计精度和目标识别判决效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种联合利用收发合置回波与收发分置回波的目标速度估计方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种联合利用收发合置回波与收发分置回波的目标速度估计方法，首先，根据多基地声纳系统配置特点，分别建立发射基地和接收基地的目标回波频率与发射信号频率、目标绝对速度和航向的方程；其次，对方程进行近似并联立，利用数值方法求解非线性方程组，得到目标绝对速度估计值。

本发明具体步骤如下：

(1)利用收发合置回波，建立目标绝对速度v_t、航向θ_t与发射基地接收的收发合置目标回波接收频率f_rm的方程：

(2)利用收发分置回波，建立目标绝对速度v_t、航向θ_t与接收基地接收的收发合置目标回波接收频率f_rb的方程：

(3)利用数值解法求解目标航向，基本过程如下：

(3.1)对式(1)和式(2)采取一阶近似，简化为式(3)和式(4)；

(3.2)利用数值解法求解非线性方程，解得θ_t，具体过程如下：

(3.2.1)将式(3)带入式(4)，利用已知参量表示未知参量，如式(5)，已知参量整体记为C，θ_t满足：

(3.2.2)构建函数E，如式(6)，对航向θ_t进行搜索，并根据1/E输出的极大值确定θ_t的数值解；