[发明专利]一种单矢量水听器被动定位及航迹预测方法

权利要求书

1.一种单矢量水听器被动定位及航迹预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：单矢量水听器接收声压信号和振速信号，获取目标当前时刻的方位角a₁；

步骤1.1：对声压信号P、x方向的振速v_x及y方向的振速v_y做傅里叶变换，得到相应的频谱P(f)，v_x(f)和v_y(f)；

步骤1.2：将声压信号和振速信号在每个频率f进行互谱，得到x方向的声压与振速互谱I_x(f)和y方向的声压与振速互谱I_y(f)；

I_x(f)＝P(f)v_x(f)

I_y(f)＝P(f)v_y(f)

步骤1.3：计算在每个频率处的目标方位，取所有频率的平均得到当前时刻的方位角a₁；

步骤2：从过去的时刻中选择参考时刻t_g，利用第二种干涉条纹方程进行Hough变换得到目标当前时刻运动的航向角a₃及目标所在声场的波导不变量β；

所述的第二种干涉条纹方程为：

其中，f_a为当前时刻的频率；f_g为参考时刻t_g的频率；θ_g为目标在参考时刻t_g的方位角；

步骤3：通过目标当前时刻的方位角a₁和运动的航向角a₃计算虚拟波束角a₂；

a₂＝a₁-a₃+π/2

步骤4：对相同时间间隔的声压信号进行虚拟阵波束形成，通过插入不同的相移得到一系列主极大位于不同方位的方位角；将不同的方位角与虚拟波束角a₂匹配，获取与虚拟波束角a₂相同大小的方位角对应的相移并计算目标当前时刻的绝对速度v；

其中，λ为声压信号的波长；Δt为时间步长；

步骤5：计算目标当前时刻的径向速度v_r和距离r；

v_r＝vcos(a₁-a₃)

步骤6：利用目标当前时刻的绝对速度v、航向角a₃、方位角a₁和距离r，预测目标的运动轨迹。