[发明专利]一种利用多普勒原理的水下物体追踪方法

权利要求书

1.一种利用多普勒原理的水下物体追踪方法，其特征在于，包括如下方法步骤：

S1.1、对空扫描：向追踪水域释放至少一段固定频率的脉冲波，并利用脉冲与浮游物接触后产生回波的原理对浮游物进行扫描；

S1.2、回波采集：对回波进行采集，并对采集的回波进行存储；

S1.3、频差计算：对采集的回波与释放的脉冲波之间的频差进行计算，以计算出追踪水域释水下的浮游物的移动速度以及浮游物所占范围的大小；

S1.4、频差数显：利用模数转换器将计算的频差转换成数字信号，并将数字信号通过显示器显示出来；

S1.5、热像追踪：利用非接触探测红外能量对追踪水域进行探测，并将探测的温度信号转换为电信号，进而在显示器上生成热图像和温度值，以对浮游物的位置进行追踪。

2.根据权利要求1所述的利用多普勒原理的水下物体追踪方法，其特征在于：所述S1.1中脉冲波通过雷达发射机进行释放，包括如下步骤：

S2.1、雷达发射机的电磁能量经过收发转换开关传送至天线；

S2.2、天线接收后，将电磁能量释放至大气中,集中在追踪水域的方向上形成波束,并向前传播；

S2.3、电磁波遇到水下的浮游物后,将沿着各个方向产生反射,其中的一部分电磁能量反射回雷达发射器的方向,被雷达天线获取；

S2.4、天线获取的能量经过收发转换开关发送至接收机，形成回波，并对回波进行处理。

3.根据权利要求2所述的利用多普勒原理的水下物体追踪方法，其特征在于：所述S2.4中回波处理采用有源滤波器，其滤波方法如下：

S3.1、选取回波中的波形邻域；

S3.2、计算邻域的中值，并将中值与中心点替换。

4.根据权利要求3所述的利用多普勒原理的水下物体追踪方法，其特征在于：所述S1.2中回波采集采用数字触发的采样方法，其步骤如下：

S4.1对波形信号进行采集,并将采集到的波形数据和触发电平进行比较，找到波形在上升过程中大于或等于该触发电平的点，形成触发信号；

S4.2、触发信号形成后，开始对波形进行存储。

5.根据权利要求1所述的利用多普勒原理的水下物体追踪方法，其特征在于：所述S1.3中频差的计算采用多普勒频差提取的方法，包括如下步骤：

S5.1、在不同时间交替发送数据符号和导频符号，并采用时隙为基本单元；

S5.2、接收数据符号和导频符，将其组合成循环前缀和循环正交序列；

S5.3、径接收端从基带接收信号提取导频符号发送至频差计算器，并将计算出的径频率参数输出到最强径搜索器；

S5.4、最强径搜索器接收后，对径频率参数进行统计，以选择出最强径频率参数；

S5.5、对最强径频率参数进行LCR检测，并计算出频差。

6.根据权利要求5所述的利用多普勒原理的水下物体追踪方法，其特征在于：所述S5.5中LCR检测步骤如下：

S6.1、设置测试频率的阈值电平；

S6.2、对频率参数进行开路、短路校准；

S6.3、重复步骤S6.2，以实现实时检测。

7.根据权利要求6所述的利用多普勒原理的水下物体追踪方法，其特征在于：所述S6.1中阈值电平的电场分量计算公式如下：

其中，N_R电场分量；f_d为回波最大多普勒频差；α为阈值电平。

8.根据权利要求7所述的利用多普勒原理的水下物体追踪方法，其特征在于：所述阈值电平的计算公式如下：

其中，R为特定电平；R_ms为衰落包络。

9.根据权利要求5所述的利用多普勒原理的水下物体追踪方法，其特征在于：所述S5.5中频差计算公式如下：

其中，f_di为各个速度相对应的多普勒偏差真实值；为f_di的估计值；m为采用的速度数目。

10.根据权利要求1所述的利用多普勒原理的水下物体追踪方法，其特征在于：所述S1.5中热成像追踪方法如下：

S7.1、利用光学器件将追踪水域下的的浮游物发出的红外能量聚焦在红外探测器上；

S7.2、红外探测器将红外数据转换成标准的视频格式，用于在标准的视频监视器上显示出来。