CN102353958B - 超短基线垂直运动目标测量方法 - Google Patents
超短基线垂直运动目标测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102353958B CN102353958B CN 201110155605 CN201110155605A CN102353958B CN 102353958 B CN102353958 B CN 102353958B CN 201110155605 CN201110155605 CN 201110155605 CN 201110155605 A CN201110155605 A CN 201110155605A CN 102353958 B CN102353958 B CN 102353958B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- signal
- target
- carrying
- pulse
- ultra
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明的目的在于提供超短基线垂直运动目标测量方法，包括以下步骤：系统与声信标采用同步钟对准，采集信号数据、并通过带通滤波器进行滤波处理，系统利用宽带信号进行拷贝相关、包络提取、搜索大于门限的定位信号；当检测到定位信号后，提取脉冲对信息，进行多普勒估计与补偿；经过多普勒估计与补偿后的接收信号与参考信号进行拷贝相关，搜索相关峰最大值，计算各路信号的时延信息；解算目标的基阵坐标，根据存储的GPS和姿态仪数据，解算出目标的大地坐标，得到最终的目标运动轨迹数据，将定位结果轨迹拟合后进行位移差分处理得到目标运动速度，得出目标运动下滑角。本发明具有高精度的定位性能，具备高速运动目标的定位能力。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种水下声纳装置。
背景技术
水下目标运动轨迹是分析研究目标控制性能的重要参考信息。但由于目标运动速度比较高，运动时间短，若要获得高精度的轨迹信息，就必须克服高速引入的多普勒影响，多目标之间的相互干扰，以及获取高刷新率的定位数据。这样对测量系统要求也大大增加。常规的超短基线定位系统难以克服高速运动带来的影响。研制一种针对高速目标高精度定位的测量系统成为迫切的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供具有高精度的定位性能、具备高速运动目标定位能力的超短基线垂直运动目标测量方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明超短基线垂直运动目标测量方法，其特征是：
(1)采用同步信标的工作模式，系统与声信标采用同步钟对准，系统采集信号数据、并通过带通滤波器进行滤波处理，系统利用宽带信号进行拷贝相关、包络提取、搜索大于门限的定位信号；
(2)当检测到定位信号后，提取脉冲对信息，进行多普勒估计与补偿；
(3)经过多普勒估计与补偿后的接收信号与参考信号进行拷贝相关，搜索相关峰最大值，采用三点内插的方法计算各路信号的时延信息；
(4)系统根据修正后的时延信息解算目标的基阵坐标，根据存储的GPS和姿态仪数据，解算出目标的大地坐标，得到最终的目标运动轨迹数据，将定位结果轨迹拟合后进行位移差分处理得到目标运动速度，得出目标运动下滑角。
本发明的优势在于：本发明具有高精度的定位性能，准确地测出水下运动目标的轨迹；具备高速运动目标的定位能力；解决了定位脉冲发射频率高带来的距离模糊问题，保证了高数据刷新率；实现了多目标的分辨；获取了目标运动速度与下滑角信息。
附图说明
图1为本发明的工作流程框图；
图2为本发明接收信号与对应的参考信号拷贝相关图；
图3为本发明接收信号与非对应的参考信号拷贝相关图；
图4为本发明解距离模糊示意图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1～4，超短基线垂直运动目标测量系统采用同步信标的工作模式，系统与声信标采用同步钟对准。系统工作后如图1所示，系统采集信号数据，并通过带通滤波器进行滤波处理。系统利用宽带信号进行拷贝相关，包络提取，搜索大于门限的定位信号。
当检测到定位信号后，提取相应位置处的脉冲对信息，进行多普勒估计与补偿，克服了目标高速运动带来的影响。
补偿后的接收信号与参考信号进行相关运算，搜索相关峰最大值，采用三点内插的方法计算各路信号的时延信息，使得系统获得高精度的时延估计，保证了系统的测量精度。
为了获得更加详细的目标运动轨迹信息，需要高数据刷新率。但由于声速的限制，当定位脉冲的发射频率比较高时会出现距离模糊的现象。假定定位脉冲的发射频率为10Hz，声速按1500m/s计算，不会出现距离模糊的最大作用距离是150m。为了达到更高的作用距离，提出了定位脉冲与标志脉冲组合的定位方法。
该方法利用宽带信号进行定位，宽带信号之后跟随发射一个单频的CW脉冲，系统通过对CW脉冲的频率鉴定，来解决距离模糊问题。若定位脉冲的发射频率依旧为10Hz，设计的系统作用距离为200m，则此时只需要两个标志CW脉冲即可，设为f1和f2。设定系统的同步周期为200ms。定位脉冲的发射和系统处理周期也为200ms。信标在同步信号到达时，发射定位脉冲和f1标志脉冲，100ms时发射定位脉冲和f2标志脉冲，如图2所示。
检测过程中，如果检测到的定位脉冲在100ms内，判断其标志信号，若为f1，则目标应该在150m的范围内。此时在100-200ms的时间段内检测到f2标志信号。当在0-100ms的范围内检测到的定位信号为f2时，说明是目标距离超过150m，同样相应的f1脉冲会出现在100-200ms时间段内。这样根据不同的状况，对测得时延进行修正补偿即可得到目标正确的距离信息。
系统采用正交编码信号作为多目标信号的参考信号，接收信号与各个参考信号做相关运算。图3给出了接收信号与对应的参考信号相关运算得到的相关结果，具有良好的相关波形。图4为接收信号与非对应的参考信号相关运算得到的相关结果，没有明显的相关峰。
系统根据修正后的时延信息解算目标的基阵坐标。最终根据存储的GPS和姿态仪数据，解算出目标的大地坐标，得到最终的目标运动轨迹数据，将定位结果轨迹拟合后进行位移差分处理得到目标运动速度，求出目标运动下滑角。
系统定位信号采用宽带信号体制，利用拷贝相关进行信号检测，具备高精度的定位能力。采用多普勒估计与补偿技术，有效地解决了目标高速运动带来的多普勒效应。同时，系统引入标志信号与定位脉冲相组合的方法，有效地解决了距离模糊问题，定位数据的刷新率得到了提高。根据波形设计理论，定位信号使用正交编码的方式，实现了多目标的分辨。将定位结果轨迹拟合后进行位移差分处理得到目标运动速度，获取目标运动下滑角。
系统具备高精度的定位性能。系统定位信号采用宽带信号体制，利用拷贝相关检测方法。使系统能够准确的目标的运动轨迹。
系统具备高速目标的定位能力。系统采用脉冲对特性对信号进行多普勒估计与补偿，克服了目标高速运动带来的多普勒影响，使得系统实现了对高速运动目标的定位。
系统定位数据实现了高刷新率。系统利用定位脉冲后辅助的标志信号，有效地解决目标的距离模糊问题，使得系统的数据刷新率得到了提高。
系统具备多目标分辨能力。该系统采用正交编码信号体制，有效地克服了不同目标信号间的相互干扰。
获取目标运动速度和下滑角信息。将定位结果轨迹拟合后进行位移差分处理得到目标运动速度，获取目标运动下滑角。
为实现本发明的目的，采用宽带定位信号做拷贝相关。接收信号与参考信号做拷贝相关，提取信号包络，搜索信号的峰值位置，找到能量大于检测门限的相关峰。
为实现本发明的目的，需要实现对接收信号的多普勒估计与补偿。采用的方法是，当检测到定位脉冲后，截取出脉冲对信号，根据脉冲对信息获取信号的多普勒情况，并进行相应的补偿。
为了实现本发明的目的，采用定位脉冲与标志信号相组合的方法，定位脉冲与不同的标志信号相组合，系统根据标志信号判决目标信号的距离信息，解决了距离模糊问题，从而提高了系统的数据刷新率。
为实现本发明的目的，根据波形设计理论，选取了正交编码作为定位脉冲。由于正交编码信号的正交特性，不同目标信号之间的相互干扰得到有效地抑制，使得系统能够分辨出多目标。
为实现本发明的目的，根据波形设计理论，将定位结果轨迹拟合后进行位移差分处理得到目标运动速度，获取目标运动下滑角。
Claims (1)
1.超短基线垂直运动目标测量方法，其特征是：
（1）采用同步信标的工作模式，系统与声信标采用同步钟对准，系统采集信号数据、并通过带通滤波器进行滤波处理，系统利用宽带信号进行拷贝相关、包络提取、搜索大于门限的定位信号；
（2）当检测到定位信号后，提取脉冲对信息，进行多普勒估计与补偿；
（3）经过多普勒估计与补偿后的接收信号与参考信号进行拷贝相关，搜索相关峰最大值，采用三点内插的方法计算各路信号的时延信息；采用定位脉冲与标志脉冲相组合的方法提高数据刷新率，定位脉冲与不同的标志脉冲相组合，系统根据标志脉冲判决目标信号的距离信息，从而解决距离模糊问题；
（4）系统根据修正后的时延信息解算目标的基阵坐标，根据存储的GPS和姿态仪数据，解算出目标的大地坐标，得到最终的目标运动轨迹数据，将定位结果轨迹拟合后进行位移差分处理得到目标运动速度，得出目标运动下滑角。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110155605 CN102353958B (zh) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | 超短基线垂直运动目标测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110155605 CN102353958B (zh) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | 超短基线垂直运动目标测量方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102353958A CN102353958A (zh) | 2012-02-15 |
| CN102353958B true CN102353958B (zh) | 2013-03-06 |
Family
ID=45577551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110155605 Expired - Fee Related CN102353958B (zh) | 2011-06-10 | 2011-06-10 | 超短基线垂直运动目标测量方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102353958B (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105891781B (zh) * | 2016-04-01 | 2019-01-18 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | 基于锥形阵的超短基线定位装置及阵元位置误差修正方法 |
| CN107783137B (zh) * | 2016-08-31 | 2021-07-13 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种基于五波束配置的声多普勒和声相关测速方法 |
| CN110456362B (zh) * | 2019-07-17 | 2021-07-06 | 北京大学 | 一种基于脉冲对发射的目标声成像及测速方法与系统 |
| CN111427042B (zh) * | 2020-03-24 | 2022-04-19 | 哈尔滨工程大学 | 基于高刷新率声脉冲的水下弱目标回波检测前跟踪方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2394045B (en) * | 2002-10-11 | 2006-07-26 | Westerngeco Seismic Holdings | Method and apparatus for positioning of seismic sensing cables |
| CN101566691B (zh) * | 2009-05-11 | 2012-07-18 | 华南理工大学 | 一种水下目标跟踪定位方法及系统 |
-
2011
- 2011-06-10 CN CN 201110155605 patent/CN102353958B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102353958A (zh) | 2012-02-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2137547B1 (en) | System and method for positioning | |
| US8134493B2 (en) | System and method for precision geolocation utilizing multiple sensing modalities | |
| CN102636785B (zh) | 一种水下目标三维定位方法 | |
| CN101907709B (zh) | 一种穿墙探测雷达对运动人体目标搜索定位的方法 | |
| CN102353958B (zh) | 超短基线垂直运动目标测量方法 | |
| CN107505597A (zh) | 一种基于深度信息的超短基线定位系统及方法 | |
| CN103793059A (zh) | 一种基于时域多普勒手势恢复识别方法 | |
| CN110026993B (zh) | 一种基于uwb及热释电红外传感器的人体跟随机器人 | |
| CN103047982B (zh) | 基于角度信息的目标自适应跟踪方法 | |
| CN105137394A (zh) | 基于极大似然估计的超短基线水声定位系统及其定位算法 | |
| CN109814094B (zh) | 一种多目标水声定位时延估计算法 | |
| CN103792532A (zh) | 一种单脉冲高精度测角系统及其测角方法 | |
| CN103592620B (zh) | 长基线时差定位系统中高重频信号解定位模糊方法 | |
| CN103954939A (zh) | 基于雷达组网的抗灵巧噪声干扰方法 | |
| CN104237875B (zh) | 一种穿墙雷达运动人体定位误差矫正方法 | |
| CN102455423A (zh) | 一种消除超声定位中声反射干扰的方法 | |
| US20220007139A1 (en) | Neural network localization system and method | |
| JP2010256301A (ja) | マルチパス判定装置及びプログラム | |
| CN105388470B (zh) | 一种估计目标运动参数的方法 | |
| CN102636773B (zh) | 基于信道多途特性的单基元抗距离模糊方法 | |
| CN104569963A (zh) | 用于超宽带穿墙雷达运动目标一维检测与跟踪的方法 | |
| CN107356902B (zh) | 一种WiFi定位指纹数据自动采集方法 | |
| WO2003007012A3 (en) | Apparatus and method of tracking objects in flight | |
| CN106646377B (zh) | 基于时间序列相似搜索的震动目标定位方法 | |
| CN103760553A (zh) | 一种基于雷达视频的浮标定位及浮标丢失告警的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130306 Termination date: 20180610 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |