[发明专利]一种混沌水声定位方法

摘要

本发明公开了一种混沌水声定位方法，步骤包括1)生成混沌探测信号；2)准备脉冲式发射探测信号；3)发射基地定向发射和扫描式发射探测信号；4)发射基地接收目标反射的回波信号记录目标方位角；5)发射基地估算发射基地与扫描到的目标之间的距离；6)接收基地将扫描式接收到的目标反射的回波信号送入第三混沌匹配滤波器，并记录目标方位角；7)接收基地将定向接收的直传信号送入第四混沌匹配滤波器；8)将步骤6和步骤7中得到的混沌匹配滤波信号再传统匹配滤波，脉冲积累估计出目标反射的回波信号的时延，估算发射基地到目标再到接收基地的距离；9)完成对目标的二维定位。本发明方法，定位过程简单，准确性高。

主权项

一种混沌水声定位方法，其特征在于：脉冲式发射基于混杂系统产生的混沌探测信号，采用一个发射机和两个接收机分开布置的双基地声纳，其中的第一个接收机与发射机位于同一发射基地，该发射基地发送探测信号的同时也接收目标反射的回波信号；发射基地将扫描式接收的目标反射回波信号经过第一混沌匹配滤波器，其输出信号与原混沌探测信号经过第二混沌匹配滤波器后的信号再进行传统匹配滤波和脉冲积累，进而估算发射基地与扫描到的目标之间的距离；位于接收基地的第二个接收机同时扫描式接收目标反射的回波信号和定向接收发射基地通过直传通道发送来的混沌探测信号，这两个信号分别经过第三混沌匹配滤波器、第四混沌匹配滤波器，再进行传统匹配滤波和脉冲累计，估算接收基地接收的目标反射的回波信号与直传信号之间的时延，再根据直传通道距离L和水中声速c，进而估算出发射基地到目标再到接收基地的距离；最后，根据发射基地与扫描到的目标之间的距离、发射基地到目标再到接收基地的距离，同时再借助信号接收方位角，实现对目标的定位，该方法具体按照以下步骤实施：步骤1、生成混沌探测信号采用式(1)的混杂系统生成所要发射的混沌信号：u··-2βu·+(ω2+β2)(u-su)=0,---(1)]]>其中，u为混沌信号，参数ω＝2πf，参数β＝fln2，其中f为信号的基频，则su的定义如下：当时，su(t)＝sgn(u(t))；当时，su(t)保持不变，并且有：sgn(u)=+1,u≥0-1,u<0;---(2)]]>步骤2、设置脉冲式发射的探测信号发射基地准备脉冲式发射的探测信号，设置探测信号的脉冲持续时间和脉冲重复周期；步骤3、发射基地进行定向发射和扫描发射探测信号发射基地在向目标扫描式发射探测信号u的同时，向接收基地定向发射探测信号u；步骤4、发射基地扫描式接收目标反射的回波信号，并记录目标方位角θT发射基地扫描式接收目标反射的回波信号u1，同时记录接收的目标方位角θT；步骤5、估算发射基地与扫描到的目标之间的距离发射基地将扫描式接收的目标反射回波信号u1与原混沌探测信号u分别送入式(3)的第一混沌匹配滤波器、第二混沌匹配滤波器中：η·(t)=u~(t+1/f)-u~(t)ξ··+2βξ·+(ω2+β2)ξ=(ω2+β2)η(t),---(3)]]>其中，η(t)是混沌匹配滤波器的中间变量，t为时间，是η(t)的一阶导数，即为混沌匹配滤波器的输入信号，ξ(t)为混沌匹配滤波器的输出信号，参数ω和β的定义与式(1)相同，原混沌探测信号u经过第二混沌匹配滤波器后的波形u3；发射基地扫描式接收的目标反射回波信号经过第一混沌匹配滤波器的波形u2；然后将这两个混沌匹配滤波器的输出重新进行传统匹配滤波，再进行脉冲积累，根据脉冲峰值时刻就得到了发射基地接收的目标反射回波信号的时延，进而估算出扫描到的目标与发射基地之间的距离步骤6、接收基地将扫描式接收到的目标反射的回波信号送入第三混沌匹配滤波器，并记录目标方位角θR接收基地扫描式接收目标通道的水听器输出u6，并将其送入式(3)的第三混沌匹配滤波器，进行滤波处理后的输出波形u8，同时记录接收的目标方位角θR；步骤7、接收基地将定向接收的直传信号送入第四混沌匹配滤波器接收基地定向接收直传通道的水听器输出u7，并将其送入式(3)的第四混沌匹配滤波器，滤波处理后输出波形u9；步骤8、估计发射基地到目标再到接收基地的距离将步骤6和步骤7中得到的两个混沌匹配滤波器输出信号，再重新进行传统匹配滤波，得到输出波形u10，再经过脉冲积累估计出目标反射的回波信号和定向接收的直传信号到达接收基地的时延差Δt，根据直传通道距离L和水中声速c估计出发射基地到目标再到接收基地的距离即步骤9、目标定位根据步骤5估计得到的发射基地与扫描到的目标之间的距离和步骤8估计得到的发射基地到目标再到接收基地的距离同时借助目标方位角θT对目标二维定位，即成。