[发明专利]一种应用于海洋物探获取发射水鸟声信号直达时间的方法

摘要

本发明提出一种应用于海洋物探获取发射水鸟声信号直达时间的方法，首先根据水下多缆声学网络定位系统的组网方式确定轮询方案；其次采用多频实时数据获取模型获取指定接收水鸟与发射水鸟的时域信号，若直达信号与多途信号能分开，则提取直达信号，若直达信号与多途信号重叠，则采用另一种抗多途方案去掉多途信号。本发明所述多频实时数据获取技术的优点是所有发射水鸟和接收水鸟可以同时进行工作，大大提高了拖缆系统的效率，缩短了定位解算的时间，提高了声学网络定位系统的抗多途干扰效果。

主权项

一种应用于海洋物探获取发射水鸟声信号直达时间的方法，其特征在于步骤如下确定海上拖缆系统的组网方式阶段步骤如下：(1)发射水鸟发射声信号，同一条拖缆上的发射水鸟设置相同的发射频率，不同拖缆上的发射水鸟设置不同的声信号发射频率；(2)在接收到指令后，某个接收水鸟收到的某发射频率的发射水鸟发射的直接到达该接收水鸟的直达信号和经海面反射到达该接收水鸟的多途信号；所述步骤(2)中在接收到指令后，得到某个接收水鸟收到的某发射频率的发射水鸟发射的直接到达该接收水鸟的直达信号和经海面反射到达该接收水鸟的多途信号，步骤如下：在接收到指令后，将每根拖缆分成N阶，每阶拖缆的第一个水鸟为发射水鸟，每阶其余水鸟为接收水鸟；对某一阶拖缆进行定位时，除这一阶的发射水鸟、接收水鸟开始工作外，拖缆的其它阶所有发射水鸟和接收水鸟关闭，即所有拖缆的第一阶中的发射水鸟先发射声信号，所有拖缆的第一阶中的接收水鸟接收声信号，然后所有拖缆的第二阶中的发射水鸟再发射声信号，所有拖缆的第二阶中的接收水鸟接收声信号，以此类推，直至所有拖缆的第N个阶中的发射水鸟发射声信号，所有拖缆的第N阶中的接收水鸟接收声信号；将该接收水鸟收到的声信号脉冲以该发射水鸟发射的声信号的发射频率为中心频率，进行窄带滤波后再放大，得到该发射频率的时域脉冲信号，这些发射频率的时域脉冲信号包括该发射水鸟直接到达该接收水鸟的直达信号和发射水鸟未直接到达该接收水鸟的多途信号；遍历所有接收水鸟，得到每一阶拖缆上各个接收水鸟收到的各发射水鸟发射的时域脉冲信号；(3)判断步骤(2)该接收水鸟收到的该发射频率的发射水鸟发射的直接到达该接收水鸟的直达信号和经海面反射到达该接收水鸟的多途信号能否在时域上分开；若能够在时域上分开，进行步骤(4)；若在时域上分不开即产生重叠，进行步骤(5)；抗多途干扰阶段步骤如下：(4)获取步骤(3)该接收水鸟接收到的该发射水鸟发射的声信号的直达时间ti，步骤如下：设定搜索窗的时间宽度为发射信号脉冲宽度的0.5～1倍之间，对该接收水鸟收到的时域脉冲信号进行采样，将该接收水鸟收到的时域脉冲信号的所有采样点的信号幅度进行统计平均，得到平均幅度，将每个采样点的信号幅度与该平均幅度做比，得到每个采样点的幅度比；以该搜索窗的时间宽度为单位宽度在滤波放大后的时域脉冲信号上进行循环搜索，在每个搜索窗的时间宽度内找到幅度比最大的采样点，然后将每个搜索窗的时间宽度内找到幅度比最大的采样点按照幅度比的值从大到小进行排列，取幅度比最大的采样点作为直达信号，则该幅度比最大的采样点的采样时间即为该接收水鸟接收到的该发射水鸟发射的声信号的直达时间ti，遍历所有接收水鸟和发射水鸟，能够得到各个接收水鸟接收到的各个发射水鸟发射的声信号的直达时间ti；(5)采用抗多途干扰方法，获取步骤(3)该接收水鸟接收到的该发射水鸟发射的声信号的直达时间ti，步骤如下：设定搜索窗的时间宽度为步骤(4)的搜索窗的时间宽度的一半，设置幅度上限为发射信号幅度的1/50，幅度下限为发射信号幅度的1/150，对该接收水鸟收到的时域脉冲信号进行采样，以该搜索窗的时间宽度为单位宽度在滤波放大后的时域脉冲信号上进行循环搜索，对每个搜索窗的时间宽度内的所有采样点的脉冲幅度进行判断，若某采样点脉冲幅度大于幅度上限，判定该采样点信号幅度大于幅度上限的信号是接收的脉冲信号，然后以幅度大于幅度上限的该采样点为起点对时域脉冲宽度进行计数，计数时间为发射脉冲宽度的一半，第一次出现信号幅度大于幅度上限的采样点，则直接将该采样点接收的脉冲信号判定为有效脉冲，即直达信号；若某采样点的脉冲幅度小于幅度上限，则将该采样点的脉冲幅度再与设定的幅度下限比较，若该接收的采样点的脉冲幅度大于幅度下限则暂时保存该采样点接收的脉冲信号，然后判断该采样点接收的脉冲信号的发射脉冲宽度的另一半内是否有同样幅度的脉冲出现，有同样的幅度脉冲出现则认为暂存的脉冲是有效脉冲，将此有效脉冲判定为直达信号，则该直达信号的采样时间即为该接收水鸟接收到的该发射水鸟发射的声信号的直达时间ti；遍历所有接收水鸟和发射水鸟，能够得到各个接收水鸟接收到的各个发射水鸟发射的声信号的直达时间ti。