[发明专利]一种用于水下机器人定位系统的信号处理方法

说明书

本发明公开了一种用于水下机器人定位系统的信号处理方法，包括：将通信数据与扩频码数据进行模二加运算后，结果基于二进制相移键控调制载波数据，得到的结果作为发射数据A1；A1被接收到后，经过信号调理、数字采集过程，得到待处理数据A2；从A2中截取一段待处理数据与本地生成的扩频码数据相乘，得到的中间数据记做A3；对中间数据A3进行傅里叶变换得到频域数据，对频域数据进行取模得到中间数据记做A4；将中间数据A4与检测阈值比较，锁定真实频率，去除模糊频率，并确定码相位分辨率；根据真实频率求取多普勒信息和码相位信息，并获取通信数据。本发明可以解决传统水声定位导航系统容纳的水下机器人数目有限的问题。

技术领域

本发明属于水下机器人定位导航技术领域，更具体的说是涉及一种用于水下机器人定位系统的信号处理方法。

背景技术

随着我国海洋事业的不断发展，对海洋领土安全和海洋资源的探测开采有了更高的要求，水下机器人具有环境适应能力强、操控方式多和安全隐蔽性高等优点，使得国内外科研机构和企业单位争相研制出能够投入生产和实际应用的多种结构功能不同的水下机器人。

水下机器人的定位导航是水下机器人技术的核心关键技术。传统的水下机器人定位导航主要有惯性导航、地形匹配导航、水声定位导航、视觉导航、及基于以上方式的组合导航等。惯性导航是一种自主式导航系统，具有很强的抗干扰能力，但其误差随着时间会不断增长。地形匹配需要事先得到水下地形数据，并且需要大量计算。水声定位导航为水下机器人长期、实时、高精度定位服务，但其系统容纳的水下机器人的数目有限。视觉导航定位精度高，但作用距离短，大大限制了其使用范围。

因此，如何提供一种用于水下机器人定位系统的信号处理方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

在长距离定位导航服务中，水声定位导航系统是不可或缺的手段。针对水声定位导航系统容纳的水下机器人的数目有限的问题，本发明提供了一种用于水下机器人水声定位系统的信号处理方法，配合相应的水声信号设计方案，可以解决传统水声定位导航系统容纳的水下机器人数目有限的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于水下机器人定位系统的信号处理方法，包括：信号设计和信号处理两部分，其中，

信号设计包括如下步骤：

将通信数据与扩频码数据进行模二加运算后，其结果基于二进制相移键控调制载波数据，得到的结果作为发射数据A1；A1经过发射机、换能器发射、海洋环境传播的影响被水听器接收到后，经过信号调理、数字采集过程，得到待处理数据A2；

信号处理包括如下步骤：

步骤一：从A2中截取一段待处理数据与本地生成的扩频码数据相乘，得到的中间数据记做A3；

步骤二：对中间数据A3进行傅里叶变换得到频域数据，对频域数据进行取模得到中间数据记做A4；

步骤三：将中间数据A4与检测阈值比较，如果A4数值大于检测阈值，则判定信号处理成功，此时需要对频率的可能范围进行确认，锁定真实频率，去除模糊频率，并确定码相位分辨率；

步骤四：根据真实频率求取多普勒信息和码相位信息，并获取通信数据。

优选的，在信号设计过程中，载波数据需要确定的参数有信号幅值、中心频率；扩频码数据需要确定的参数有扩频码类型，码速率，码序列长度；通信数据根据用户需求确定，根据不同的作业需求，选择的通信数据有同步码信息、信标所在地理位置信息、信号发射时钟信息、校验码信息。

优选的，在信号设计过程中，模二加运算的法则为：1+1＝0；0+0＝0；1+0＝1；0+1＝1，或者采取相反的方式：1+1＝1；0+0＝1；1+0＝0；0+1＝0。