[发明专利]一种分路径水声信道跟踪方法

说明书

本发明提供了一种分路径水声信道跟踪方法，包括以下步骤：S1、基于收发机之间的相对运动给出分路径的时延和多普勒因子时变状态模型；S2、利用基于随机有限集的概率假设密度滤波器进行多路径参数跟踪，获得分路径信息。本发明的有益效果是：结合水声信道基本物理特性及多目标跟踪技术设计在随机有限集框架下的水声多径信道跟踪器，实现了多径信道特征参数的分路径跟踪。

技术领域

本发明涉及信道跟踪方法，尤其涉及一种分路径水声信道跟踪方法。

背景技术

传统的信道跟踪方法，如自适应跟踪方法，只能粗略恢复信道整体信息，无法获取分路径信息。但随着水下通信地不断发展，水声信道参数在深入了解水下通信环境和在各类研究上的重要性逐渐凸显，如信道均衡、环境探测等。

因此，如何获取分路径信息是信道跟踪中亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种分路径水声信道跟踪方法。

本发明提供了一种分路径水声信道跟踪方法，包括以下步骤：

S1、基于收发机之间的相对运动给出分路径的时延和多普勒因子时变状态模型；

S2、利用基于随机有限集的概率假设密度滤波器进行多路径参数跟踪，获得分路径信息。

作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，计算每个时刻的时延和多普勒因子与上一时刻的关系，得到水声信道参数的状态模型。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，建立浅海水声环境下关于水声信道状态信息的随机有限集。

作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，根据直角三角形的性质得到k时刻路径i的时延和多普勒为：

时延多普勒

整理后得：

在第k时刻路径i下设中间变量

则第k+1时刻路径i的时延和多普勒为：

记状态向量为则状态方程为

量测方程为

其中，

c＝1500m/s，c为声音在水中传播速度；

D_i(k)为第k时刻路径i在信号源S和接收器R连线方向的等效距离；

d_2i为第k时刻路径i在信号源S和接收器R连线的垂直方向的等效距离；

为第k时刻路径i在接收器R处于运动方向的夹角；

海面和海底相距d米；

T为跟踪间隔时间；

信号源S和接收器R两者始终平行于海面与海底，距离海面d1米，初始距离为dsr米；接收器R以v m/s的速度远离发射机。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，基于RFS(随机有限集)理论构造多径信道状态信息的随机有限集；

已知在水声通信中，某一路径在下一时刻是继续存在或消失的概率是随机的，且在下一时刻是否有新路径生成也是无法确认的，这里的随机性主要表现在某一时刻多径数量和信道状态信息的变化，将k时刻的信道状态信息RFS记为

式中x_k,i——k时刻第i条多径的状态向量，