[发明专利]一种基于Pattern时延编码水下声定位的时延估计方法

说明书

技术领域

本发明涉及声纳领域，特别涉及一种基于Pattern时延编码水下声定位的时延估计方法。

背景技术

在声纳和雷达领域，经常需要准确获得发射脉冲信号的位置，时延估计方法是用于获得发射脉冲信号位置的一种方法。通常的时延估计方法采用了相关检测技术，即在时间上利用匹配滤波器对接收信号进行脉冲压缩，再经过相关峰值检测来判决峰值位置，即是发射脉冲信号的位置。在超短基线定位中往往利用脉冲信号之间的Pattern时延差编码来传递应答器的位置信息，例如不同的时延差值代表应答器的深度值，因此能否准确判定脉冲的位置成为正确获得深度值的关键。

相关检测的时间分辨率由发射波形的带宽来决定，信号频带越宽，时间分辨率和测距精度越高。但是，这一切都是建立在正确的峰值检测条件下，只有正确峰值检测结果才能保证真实的时延估计。然而，在实际传播信道中还包括有来自其他界面的散射波，而通过脉冲压缩后它们也同样是呈现在不同位置的相关峰。另一方面，目标检测中接收回波的信噪比往往处于较低条件下，甚至于脉冲压缩后的相关峰都淹没在噪声背景下，这些都会导致错误的时间估计，不仅无法保证测距精度，也可能直接获得错误的峰值检测结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的时延估计方法无法保证测量精度，容易发生错误检测的缺陷，从而提供开销小、准确度高的时延估计方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于Pattern时延编码水下声定位的时延估计方法，包括：

步骤1）、确定发射Pattern信号的信号形式、脉冲时延差和位置信息的编码对应关系；

步骤2）、根据步骤1）确定的发射Pattern脉冲信号形式构建所对应相关运算的复本信号；

步骤3）、在接收信号中分别截取Pattern脉冲，将所得到的截取信号和步骤2）所得到的复本信号分别进行第一次相关运算；

步骤4）、将步骤3）所得到的第一次相关运算的结果与一检测门限值进行比较，若所述第一次相关运算的结果中超过所述检测门限值且仅有一个相关峰值，则依据PLFM的脉冲相关峰与NLFM的脉冲相关峰之间的时延差以及步骤1）中所确定的脉冲时延差和位置信息的编码对应关系解算出应答器的位置信息，否则执行下一步；

步骤5）、将PLFM脉冲与NLFM脉冲的第一次相关结果进行互相关运算，在所述互相关运算的结果中找到最大峰值，依据该最大值位置解算出应答器的位置信息。

上述技术方案中，在所述的步骤1）中，根据应答器的工作距离和时延编码的时延估计精度确定发射Pattern信号的信号形式；根据应答器的深度确定脉冲时延差和位置信息的编码对应关系。

上述技术方案中，所述脉冲信号形式包括LFM信号的中心频率、脉冲长度T和带宽B。

上述技术方案中，在所述的步骤3）中，在接收信号中截取Pattern脉冲时，截取后的信号中一定要包含pattern时延编码的脉冲。

本发明的优点在于：

1、本发明能够在多途条件下准确挑选Pattern时延差编码相关峰的位置，避免错误峰选所带来的错误时延估计；

2、与常规算法相比，本发明能够在较低信噪比条件下进行峰值检测，将第一次相关计算反映的信道结构进行第二次脉冲压缩，有利于准确Pattern时延差的时延估计，从而提高检测性能；

3、本发明所付出的代价仅是增加一次相关运算，没有任何硬件上的开销，通过选择合理参数可以将其控制在系统可接受的范围内。

附图说明

图1.a是Pattern时延编码的码元结构示意图；

图1.b是应答器所接收到的信号的示意图；

图2是本发明方法的流程图；

图3.a是一个实施例中接收数据的原始波形图；

图3.b是一个实施例中截取后正调频的第一次相关结果示意图；

图3.c是一个实施例中截取后负调频的第一次相关结果示意图；

图3.d是一个实施例中二次相关结果的示意图；

图4.a是另一个实施例中接收数据的原始波形图；

图4.b是另一个实施例中截取后正调频的第一次相关结果示意图；

图4.c是另一个实施例中截取后负调频的第一次相关结果示意图；

图4.d是另一个实施例中二次相关结果的示意图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的描述。