[发明专利]一种水下滑翔机四面体阵三维被动测向方法

摘要

一种水下滑翔机四面体阵三维被动测向方法，属于探测信号处理领域。水下滑翔机平台无法对水下线谱声信号进行三维测向。本发明将四个水听器两两组合为各组合在直角坐标系中的向量；求取各向量与入射波方向向量所成余弦夹角对应的信号到达两个水听器的理论时延差；水听器的接收信号转换为频域信号，频域信号互谱计算结果取模平均得到互谱幅度谱平均值，之后经线谱检测得信号频率；由信号频率得到各组水听器的线谱信号的相位差；线谱频率及线谱信号的相位差求得实测时延差；两组时延差对应联立，得载体坐标系下的信号入射方向向量；求解二元方程组即得大地坐标系下的方位角和俯仰角。本发明能够测得目标在大地坐标系下的三维方位角。且测向过程简单。

主权项

1.一种水下滑翔机四面体阵三维被动测向方法，其特征在于：所述测向方法是通过以下步骤实现：步骤1、将四个水听器A、B、C和D两两组合，得到各组合在直角坐标系中的向量和再求得所得各向量与入射波方向向量所成的余弦夹角α₁，α₂，α₃，α₄，α₅，α₆；步骤2、求得步骤1中所得的各余弦夹角对应的信号到达两个水听器的理论时延差τ₁、τ₂、τ₃、τ₄、τ₅、τ₆；步骤3、四个水听器的接收信号经傅里叶变换转换为频域信号X₁(f)、X₂(f)、X₃(f)、X₄(f)，频域信号根据步骤1中的两两组合方式分别进行互谱计算，得到互谱计算结果X₁₂(f)、X₁₃(f)、X₁₄(f)、X₂₃(f)、X₂₄(f)、X₃₄(f)；步骤4、将步骤3测得的互谱结果取模平均，得到互谱幅度谱平均值，再对互谱幅度谱平均值进行线谱检测，测得信号的频率f₀；步骤5、根据步骤3、4所得信号频率f₀和其所对应的相位谱进行相位差估计，得到各组水听器的线谱信号的相位差步骤6、根据步骤4、5中所得频率和各组水听器的线谱信号的相位差，求得各组水听器的线谱信号的实测时延差τ′₁、τ′₂、τ′₃、τ′₄、τ′₅、τ′₆；步骤7、将步骤2与步骤6所求的时延差一一对应联立起来，得到一个由6个方程组成的二元超定方程组；步骤8、用最小二乘法解步骤7所得的超定方程组，得载体坐标系下的信号入射方向向量并利用罗经值对信号入射方向向量进行修正，得到大地坐标系下的信号入射方向向量步骤9、根据步骤8的结果，将大地坐标系下的方位角θ和俯仰角联立构成二元方程组，求解二元方程组即得大地坐标系下的方位角θ和俯仰角