[发明专利]一种载体共振接收式水中目标检测装置

摘要

本发明公开了一种载体共振接收式水中目标检测装置，该装置包括接收机、信号调理电路、信号处理器及电源管理器；其中接收机、信号调理电路相连和信号处理器依次顺序相连，电源管理器与接收机、信号调理电路、信号处理器分别相连；本发明采用在载体内部附于壳体内壁安装加速度计的方式，通过感知载体在目标辐射噪声激励下所产生的受迫共振信号来检测目标，并解算出目标运动参数，满足水下载体在水下警戒、自身防护等方面的需求；将加速度计附于壳体内壁接收而不必接触外部介质，抗冲击、耐压耐腐蚀、安装方式灵活简便。

主权项

1.一种载体共振接收式水中目标检测装置，其特征在于，该装置包括本发明包括接收机、信号调理电路、信号处理器及电源管理器；其中接收机、信号调理电路相连和信号处理器依次顺序相连，电源管理器与接收机、信号调理电路、信号处理器分别相连；所述电源管理器用于为该装置提供稳压电源；所述接收机包括一对用以接收载体受迫振动信号的加速度计，以对向粘连的方式对称于载体轴线安装在载体的主壳体内壁上，输出两路载体受迫振动信号给信号调理电路；所述信号调理电路，将接收到的两路载体受迫振动信号叠加后进行放大并滤除高频噪声的处理，输出处理后的载体受迫振动信号s(t)给信号处理器；所述信号处理器对信号调理电路处理后的载体受迫振动信号s(t)进行解算，解算出目标的速度、正横距离和正横时刻；解算的具体方法如下：步骤一：将信号调理电路处理后的载体受迫振动信号s(t)，采用快速傅立叶变换(FFT)变换到频域；步骤二：通过二分法作频域共振谱峰的选择，得到共振谱峰值P(f)及其对应频率f_P，利用f_P求出共振谱峰值对应的频率方差当满足条件且P(f)＞β时，作出“检测到有目标出现”的判决，接步骤三；反之则返回步骤一直到判决为有目标出现为止；其中，α和β分别是预置的固定门限；步骤三：针对当前时刻t之前的设定时间段内的载体受迫振动信号s(t)，采用短时傅立叶变换方法，滑动估计共振谱峰值的瞬时频率，每个滑动时间间隔输出一个结果，最后得到一组实测的共振谱峰的瞬时频率的序列步骤四：将预先设定的目标速度、正横距离和正横时刻的取值范围所构成的参数先验空间，等间隔地划分成多个网格，然后以式(1)为代价函数，把每个网格所对应的一组参数(v₀、R₀、t₀)分别代入式(1)计算相应的代价函数值Φ(R₀，v₀，t₀)：Φ(R0,v0,t0)=]]>E<{[1+v02(t-t0)cR02+v02(t-t0)2]f^(t)-E<[1+v02(t-t0)cR02+v02(t-t0)2]f^(t)>}2>---(1)]]>v₀、R₀、t₀分别对应每个网格的目标速度、正横距离和正横时刻；c为该装置所在介质中的声速；E〈〉表示将序列中的每一个元素代入〈〉内计算得到一系列计算结果，然后对计算结果求平均；步骤五：比较各网格所对应的代价函数值，取最小值对应的一组参数作为当前时刻t的估计结果；步骤六：返回步骤三，估计新时刻的共振谱峰所对应的瞬时频率，采用该新时刻的共振谱峰的瞬时频率替换共振谱峰频率序列中最早时刻的共振谱峰的瞬时频率，并针对更新后的重复步骤四至五计算得到新时刻的参数估计结果，在循环执行步骤三至步骤五的同时，装置一直在执行步骤二中判决是否有目标出现的步骤，并在作出“无目标出现”的判决时，退出步骤三～步骤五的循环。