[发明专利]一种被动声纳浮标多通道信号间的幅度相位误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种被动声纳浮标多通道信号间的幅度相位误差补偿方法，首先对被动声呐浮标阵元接收到的信号进行滤波和放大，再计算信号的幅度均方根和相位均方根，找到偏离幅度均方根和相位均方根最远的通道，然后计算除最远通道外其余通道的幅度均方根和相位均方根，最后用新计算的幅度均方根和相位均方根代替原来的幅度和相位，重复以上过程，直到幅度方差和相位方差达到设定精度，完成幅度相位误差补偿。本发明能够降低被动声纳浮标的多通道接收信号之间由电路设计及器件不一致性引起的幅度和相位误差，实现更精准的方向估计的目的。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种信号补偿方法。

背景技术

被动声纳浮标的工作原理是利用多个阵元接收到的水下目标信号之间的偏差对比，实现对目标的探测、识别、定位等功能。这些信号主要包括幅度，相位和频率等参数，其偏差主要有两部分构成：一部分是由阵元位置引起的相位偏差，其大小与阵元间距和工作频率等参数有关，浮标的后端信号处理主要依靠该偏差完成目标的探测和定位；另一部分是由前置放大器信号处理电路中，器件(如电阻值电容值的波动等)的不一致性引起的幅度和相位误差，其大小受到器件特性、工作频率和工作温度等因素的影响，该误差会干扰后端信号处理的结果。

目前有关声纳浮标多通道信号的幅度相位一致性的研究较少，张立琛等人在《高一致性低噪声多路水声信号预处理设计方法》一文中设计了一种新型多级放大滤波的预处理电路，代明清等人在《多通道声纳信号预处理系统设计》一文中设计了一种通过CPLD控制滤波带宽的多通道信号处理系统，以上研究均未考虑器件的不一致性对不同通道之间造成的幅相误差问题。胡柱喜等在《斜距测量浮标定位中的测距误差修正》一文中提出了在浮标内安装晶体振荡器以提高测量精度的方法，但该方法属于机械补偿方法，且主要针对主动声呐浮标有效。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种被动声纳浮标多通道信号间的幅度相位误差补偿方法，首先对被动声呐浮标阵元接收到的信号进行滤波和放大，再计算信号的幅度均方根和相位均方根，找到偏离幅度均方根和相位均方根最远的通道，然后计算除最远通道外其余通道的幅度均方根和相位均方根，最后用新计算的幅度均方根和相位均方根代替原来的幅度和相位，重复以上过程，直到幅度方差和相位方差达到设定精度，完成幅度相位误差补偿。本发明能够降低被动声纳浮标的多通道接收信号之间由电路设计及器件不一致性引起的幅度和相位误差，实现更精准的方向估计的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

步骤1：假设目标发送的信号为正弦信号，记为A为信号幅度，ω为信号频率，为信号相位；被动声呐浮标包含k个阵元；

步骤2：将每个阵元接收到的信号输入预处理系统，进行滤波和放大后形成k个通道输出信号，记为i为通道数，i＝1,2,…,k，A_i为第i个通道输出信号的幅度，为第i个通道输出信号的相位，每个通道对应一个阵元；

步骤3：计算：

幅度均方根幅度方差相位均方根相位方差其中

步骤4：计算A_ib＝MAX{abs(A_i-A_RMS)}和ib∈{1,2,…,k}，ic∈{1,2,…,k}，得到第ib个通道输出信号幅度与幅度均方根差值最大，第ic个通道输出信号相位与相位均方根差值最大；

步骤5：按步骤3的方法计算除第ib个通道之外其余k-1个通道输出信号的幅度均方根A_RMSb，计算除第ic个通道之外其余k-1个通道输出信号的相位均方根

步骤6：令A_ib等于A_RMSb，等于得到

步骤7：重复步骤3到步骤6，直到幅度方差的精度和相位方差的精度达到设定精度，完成幅度相位误差补偿。