[发明专利]基于主动式目标探测原理的超短基线水下定位方法及系统

权利要求书

1.一种基于主动式目标探测原理的超短基线水下定位方法，其特征在于，包括：

采用微控制器产生GOLD序列；

根据所述GOLD序列采用调制器对正弦信号调制，形成调制信号；

采用匹配放大器将所述调制信号匹配放大；

根据匹配放大后的调制信号采用换能器发出超声入射波；

采用接收基阵接收所述超声入射波接触到待定位物体后反射的超声回波；

采用滤波放大器将所述超声回波进行滤波放大；

采用所述微控制器采集和解调经滤波放大的超声回波，得到回波序列信号；

利用FFT算法计算所述回波序列信号的周期与相位；

根据所述周期和相位采用物理定律与立体几何之间的关系得到所述待定位物体的三维坐标。

2.如权利要求1所述的基于主动式目标探测原理的超短基线水下定位方法，其特征在于，所述采用接收基阵接收所述超声入射波接触到待定位物体后反射的超声回波，具体包括：

采用接收基阵的四个水听器分别接收所述超声入射波接触到待定位物体后反射的四组超声回波，其中，所述接收基阵为四个以所述换能器为圆心放置的4个垂直正交的水听器，所述4个垂直正交的水听器构成平面正交阵。

3.如权利要求2所述的基于主动式目标探测原理的超短基线水下定位方法，其特征在于，所述根据所述周期和相位采用物理定律与立体几何之间的关系得到所述待定位物体的三维坐标，具体包括：

根据所述周期和相位得出所述待定位物体的垂直反射最短距离，

其中，l_min为垂直反射最短距离，T为回波的周期，为相位，v_声为超声波在海水中的声速；

根据四组回波序列信号的相角差得到所述待定位物体的方位角；

根据所述待定位物体的垂直反射最短距离和所述方位角计算得到所述待定位物体的三维坐标。

4.如权利要求1所述的基于主动式目标探测原理的超短基线水下定位方法，其特征在于，所述采用滤波放大器将所述超声回波进行滤波放大，具体包括：

采用型号为CX20106A的芯片对所述超声回波进行初级放大，之后采用带通滤波电路进行滤波。

5.如权利要求1所述的基于主动式目标探测原理的超短基线水下定位方法，其特征在于，所述微控制器为TI公司生产的型号为msp430f149的单片机，利用所述单片机内部的定时器配以GOLD序列生成算法产生GOLD序列；所述调制器为型号为AD9854的芯片；所述匹配放大器为型号为MJE2955的芯片。

6.一种基于主动式目标探测原理的超短基线水下定位系统，其特征在于，包括：

微控制器，用于产生GOLD序列；

调制器，用于根据所述GOLD序列对正弦信号调制，形成调制信号；

匹配放大器，用于匹配放大所述调制信号；

换能器，用于根据匹配放大后的调制信号发出超声入射波；

接收基阵，用于接收所述超声入射波接触到待定位物体后反射的超声回波；

滤波放大器，用于将所述超声回波进行滤波放大；

所述微控制器还用于采集和解调经滤波放大的超声回波，得到回波序列信号；

信号处理器，用于利用FFT算法计算所述回波序列信号的周期与相位，并根据所述周期和相位采用物理定律与立体几何之间的关系得到所述待定位物体的三维坐标。

7.如权利要求6所述的基于主动式目标探测原理的超短基线水下定位系统，其特征在于，所述接收基阵为四个以所述换能器为圆心放置的4个垂直正交的水听器，所述4个垂直正交的水听器构成平面正交阵，分别用于接收所述超声入射波接触到待定位物体后反射的四组超声回波。