CN104007418B - 一种基于时间同步的大基阵水下宽带扩频信标导航定位系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种基于时间同步的大基阵水下宽带扩频信标导航定位系统及方法，其利用高精度时间同步技术对定位基阵浮标和声信标进行时间同步。经过严格时间同步的声信标定时发射扩频水声信号。定位浮标基阵接收到扩频信号后，经过信号解算、距离计算及位置解算得到声信标的位置。计算出坐标后得到声信标的位置，通过连续应答、解算、定位便可以绘制出声信标的运动轨迹，实现对水下设备进行精确定位和导航。

Description

一种基于时间同步的大基阵水下宽带扩频信标导航定位系统 及方法

技术领域

本发明涉及水声定位技术领域，特别是涉及一种基于时间同步的大基阵水下宽带扩频信标导航定位系统及方法。

背景技术

水下定位导航是一切海洋开发活动与海洋高技术发展的基础支撑技术。海洋勘探、海洋工程、环境监测及水下军事活动都需要能够对水下设备进行精确定位和导航。

传统的水下目标定位跟踪的主要手段主要是依赖于几何原理的水声学定位方法。根据测量基线的长度不同，水声定位系统可分为超短基线系统(USBL)、短基线系统(SBL)和长基线系统(LBL)。其中，超短基线定位系统是指基线长度极小(小到几厘米)，多个阵元刚性固定为一体、阵元间距恒定的定位系统。超短基线水声定位系统是20世纪70年代发展起来的用于短距离高精度导航的便携式小型声呐基阵。超短基线阵定位是利用小孔径声呐基阵对远场声源测向原理，对远场声源进行定位。超短基线阵将发射换能器和多个水听器组合在一个整体中，利用发射信号和应答信号的时延确定应答器相对水声基阵的距离。利用各换能器接收信号的相位差来测量应答器的方位，从而完成对水下应答器的定位。超短基线系统具有尺寸特别小、安装方便、机动性好等优点，广泛应用于海底电缆定位，水下机器人导航，水下设备导航定位等工作。然而，传统的水下目标定位系统也存在几方面的不足：

一方面，传统应答式水声定位系统在对声信标定位时，需要声头/定位浮标基阵首先发射定位信号。应答器接收并解算定位信号后，发射应答信号。声头/定位浮标基阵定位接收应答信号后，经过计算，得到声信标的位置。应答式定位需要进行声学信号的往返传输，系统延迟较大，完成一次定位的时间间隔较大(对于3000米的系统，通常定位时间间隔大于5s)。同时声信标需要解算扩频信号，计算量较大，减小了声信标工作时间。难以实现高精度的时间同步。

另一方面，传统的水声定位系统主要是发射CW脉冲，从单一参数或从回波强度等来实现目标定位和探测。但由于CW脉冲声波承载的信息有限，进行多参数识别的可能性难度很大，在复杂声学环境下定位精度难以保证。

此外，声头/定位浮标基阵和应答器间的距离根据声头/定位浮标基阵发射分组扩频信号到接收到应答器定位扩频信号之间的时延得到的。现有系统由于其声信标信号的编解码方式计算量较大，导致测距的时延精度不够、多径处理抗干扰能力不强、测向精度不高等缺点。

针对上述不足，本发明进行了以下多方面的技术创新，以解决现有系统存在的问题：

一方面，本发明使用了高精度时间同步技术，采用GPS(Global Position System)产生的PPS(Pulse Per Second)脉冲进行定位浮标基阵和声信标的严格时间同步，一方面很好地解决了水下信标低功耗的问题，使得水下信标定位的续航能力进一步提高，另一方面缩短了两次定位之间的时间间隔，极大地提高了实时性。

另一方面，本发明利用宽带扩频技术对定位和应答的信号进行GOLD编码，宽带扩频信号具备强抗干扰性的特性使得水下定位与导航更为精确、作用距离更远，较好地解决了抗干扰能力与发射功率限制的矛盾。

另一方面，本发明声信标利用伪随机GOLD码对定位信号进行扩频调制，利用GOLD码的良好相关特性，通过多径处理、多普勒补偿和码序列同步等处理，可准确估计到信号时延，从而达到了较高的测距、测向精度。

发明内容

本发明提出了一种基于时间同步的大基阵水下宽带扩频信标导航定位方法，其基于长基线水声定位，利用测量水下目标声源到各个基元间的距离确定目标的位置，包含两部分，一部分是安装在水下设备上的声信标，另一个部分是布放在海面的定位基阵浮标，定位基阵利用高精度GPS确定其精确位置，并作为定位基准；定位基阵浮标之间的距离构成基线；其特征在于包含以下步骤：

步骤一：利用高精度时间同步技术对定位基阵浮标和声信标进行时间同步；

步骤二：经过严格时间同步的声信标定时发射扩频水声信号；、

步骤三：定位浮标基阵接收到扩频信号后，经过信号解算、距离计算及位置解算得到声信标的位置；

步骤四：通过连续应答、解算、定位便可以绘制出声信标的运动轨迹，实现对水下设备进行精确定位和导航。

此外，设计了一种基于时间同步的大基阵水下宽带扩频信标导航定位系统，其基于长基线水声定位，利用测量水下目标声源到各个基元间的距离确定目标的位置，包含两部分，一部分是安装在水下设备上的声信标，另一个部分是布放在海面的定位基阵浮标，定位基阵利用高精度GPS确定其精确位置，并作为定位基准；定位基阵浮标之间的距离构成基线；其特征在于包含以下装置：

利用高精度时间同步技术对定位基阵浮标和声信标进行时间同步的高精度同步时钟装置；

经过严格时间同步的声信标定时发射扩频水声信号的水声信号处理器；

定位浮标基阵接收到扩频信号后，经过信号解算、距离计算及位置解算得到声信标的位置的定位处理器；

该系统通过连续应答、解算、定位便可以绘制出声信标的运动轨迹，实现对水下设备进行精确定位和导航。

附图说明

为了更好地阐述本发明的内容，具体涉及附图如下：

图1基于时间同步的大基阵水下宽带扩频信标导航定位系统图，其中，1-1#定位基阵浮标；2-2#定位基阵浮标；3-3#定位基阵浮标；4-4#定位基阵浮标；5-声信标；

图2线性反馈移位寄存器；

图3Gold序列发生器；

图4声学坐标模型。

具体实施方式

基于时间同步的大基阵水下宽带扩频信标导航定位系统如图1所示，该系统利用高精度时间同步技术对定位基阵浮标和声信标进行时间同步。经过严格时间同步的声信标定时发射扩频水声信号。定位浮标基阵接收到扩频信号后，经过信号解算、距离计算及位置解算得到声信标的位置。以下详细说明系统处理的各个技术环节及方法。

1.高精度时间同步

基于时间同步的水下宽带扩频信标定位系统利用高精度时间同步技术，具有较大的技术优势。

传统应答式水声定位系统在对声信标定位时，需要定位基阵浮标首先发射定位信号。声信标接收并解算定位信号后，发射应答信号。定位基阵接收应答信号后，经过计算，得到声信标的位置。应答式定位需要进行声学信号的往返传输，系统延迟较大，完成一次定位的时间间隔较大(对于3000米的系统，通常定位时间间隔大于5s)。同时声信标需要需要解算扩频信号，计算量较大，减小了声信标工作时间。

为克服这些弱点，本系统实现了便定位基阵浮标和声信标的严格时间同步。时间同步方法过程如下：

(1)系统利用全球定位系统GPS(Global Positioning System)产生的秒脉冲PPS(Pulse Per Second)进行时间同步，目前GPS和北斗的授时系统PPS脉冲上升沿能够提供精度小于100ns的时间同步信号，完全能够满足水声定位系统的要求。

(2)GPS的PPS脉冲同时接入到定位基阵浮标和声信标，为定位基阵浮标时钟和声信标时钟提供时间同步基准，并校准高精度晶振的时钟。

(3)定位基阵浮标和声信标断开PPS脉冲，利用内部高精度晶振时钟进行守时。

经测试，该系统最大时间同步误差不高于1ms。声信标定时发射定位信号，避免了传统应答式水声定位系统声音双向传输带来的时间延迟。从而，提高了系统反应时间，降低了声信标计算复杂度，减少了功耗，具有明显的技术优势。

2.宽带扩频水声信号

水下宽带扩频声信标采用宽带扩频水声信号作为定位信号，具有抗干扰、抗多径能力强、测距精确和作用距离大等技术优势。

长基线水声定位系统的基阵长度在几公里到几十公里的量级，利用测量水下目标声源到各个基元间的距离确定目标的位置。本系统提出的长基线系统包含两部分，一部分是安装在水下设备上的声信标，另一个部分是布放在海面的定位基阵浮标(4个以上)。定位基阵利用高精度GPS确定其精确位置，并作为定位基准。定位基阵浮标之间的距离构成基线，本系统基线长度在500米到3000米之间。

传统的长基线水声定位系统主要是发射CW脉冲，从单一参数或从回波强度等来实现目标定位和探测。但由于CW脉冲声波承载的信息有限，进行多参数识别的可能性难度很大，在复杂声学环境下定位精度难以保证。

而数字宽带长基线定位系统主要通过长基线定位系统各基阵发射宽带扩频信号，较好地解决了抗干扰能力与发射功率限制的矛盾。本系统利用宽带扩频信号进行定位，通过对接收到的信号进行信号检测、测距、测向、位置解算、坐标转换等处理，能够较为精确的得到声信标的位置。此外在信号处理中宽带扩频信号能够有效地衰减系统中的非相关噪声，如水声环境噪声、系统电噪声等，抗多径干扰能力强，可以在复杂声学环境下完成对水下工作人员或者无人潜器进行精确位置定位。

在信息论中，对于连续信道，如果信道带宽为B，且受到加性高斯白噪声干扰，则其信道容量的理论公式(香农公式)为：

C＝Blog₂(1+S/N) (2.1)

其中C-信道容量，单位bit/s；B-信道带宽，单位Hz；S-信号平均功率，单位w；N-噪声平均功率，单位w。

从香农公式可知：

(1)要增大信息传输速率，就必须增大信道带宽B或信噪比S。由于公式中对数部分变化得比较缓慢，因此增加B比增加S更加有效，也就是说如果传输信号的带宽变窄，将导致信号功率的大幅提高。而如果通过增加带宽去换取信号功率的减小，就能节省较大的信号功率能源。即B增加时，信道容量增加较快。

(2)当信道容量为常量时，信道带宽与信噪比存在互换关系。在C恒定的情况下，可以通过减少发送功率，增加信道带宽的方法保持信道容量不变的目标。也可以通过减小带宽，增强信号功率的方法。信道容量可以通过带宽与信噪比的互换而保持不变。

(3)当带宽增加到一定程度时，信道容量也不能无限增加。这是因为当信道带宽B增加时，噪声功率也随着增加，所以C有一个极限值。

本系统声信标利用伪随机GOLD码对定位信号进行扩频调制。声信标经过严格时间同步后，定时发射宽带扩频水声信号，用于定位和导航。

GOLD码生成过程描述如下：

(1)选择GOLD码阶数n；

(2)查表选择本原多项式，生成2个n阶m序列；

(3)循环移位，生成2^n-1个GOLD伪随机码。

m序列是最长线性移位寄存器序列的简称。它是由多级移位寄存器或其他延迟元件通过线性反馈产生的最长的码序列。由于m序列容易产生、规律性强、有许多优良的性能，在扩频通信中最早获得广泛的应用。

反馈线位置不同将出现不同周期的不同序列，我们希望找到线性反馈的位置，能使移存器产生的序列最长，即达到周期P＝2ⁿ-1。按图2中线路连接关系，可以写为：

(模2) (2.2)

该式称为递推方程。

上面已经指出，c_i的取值决定了移位寄存器的反馈连接和序列的结构。现在将它用下列方程表示：

(2.3)

这一方程称为特征多项式。经严格证明：若反馈移位寄存器的特征多项式为本原多项式，则移位寄存器能产生m序列。只要找到本原多项式，就可构成m系列发生器。

m序列虽然性能优良，但同样长度的m序列个数不多，且序列之间的互相关值并不都好。R·Gold提出了一种基于m序列的码序列，称为Gold码序列。随着级数n的增加，Gold码序列的数量远超过同级数的m序列的数量，且Gold码序列具有良好的自相关特性和互相关特性，得到了广泛的应用。

Gold序列就是为了解决m序列个数不多且m序列之间的互相关函数值不理想而提出的，它是用一对周期和速率均相同的m序列优选对模2加后得到的。其发生器结构框图如图3所示。

Gold序列具有良好的自、互相关特性，且地址数远远大于m序列地址数。

本系统根据实际应用场景不同，可以选择不同阶数的GOLD码。GOLD码阶数越高，序列长度越大，抗噪声和多径干扰性越强，不过解码计算量，发射功耗也大大增加。根据实际测试，本系统可选的GOLD码阶数包括：4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20。

3.水声信号处理

3.1测距

定位基阵浮标和声信标间的距离根据定位基阵浮标接收到声信标定位扩频信号之间的时延得到。本系统利用GOLD码的良好相关特性，通过多径处理、多普勒补偿和码序列同步等处理，可准确估计到信号时延，从而达到了较高的测距精度。

伪随机码大都具有尖锐的自相关特性和较好的互相关特性，同一码组内的各个码元占据的频带可以做到很宽且平衡相等。基本的伪随机码序列互相关性都不够好。因此，实际的CDMA系统中常选用自相关性好的伪随机码作为扩频码，而另外选择互相关性好的编码作为地址码。

信号的自相关性是用自相关函数来表征的，而自相关函数所解决的是信号与它自身相移以后的相似性问题，其定义如下：

(3.1)

两个长为N的实离散时间序列x(n)与y(n)的互相关函数定义为：

(3.2)

由于GOLD码序列具有优异的自相关特性和互相关特性，因此对输入信号和参考GOLD码序列进行互相关计算，即可完成定位序列的时延检测。

测距过程如下：

(1)相关计算；

互相关运算广泛应用于信号分析与统计分析，通过相关函数峰值的检测，可以精确测量两个信号的时延差。互相关和自相关函数的计算可利用快速傅里叶变换FFT实现。

由于离散付里叶变换隐含着周期性，所以用FFT计算离散相关函数也是对周期序列而言的。直接做N点FFT相当于对两个序列x(n)、y(n)作周期延拓，作相关后再取主值。两个有限长序列的线性相关，为避免混淆，需采用与圆周卷积求线性卷积相类似的方法，先将序列延长补0后再用上述方法。

设输入序列x(n)长为N₁，参考GOLD码序列y(n)长为N₂，对两个有限长序列利用FFT求线性相关的步骤如下：

●为了使两个有限长序列的线性相关可用其圆周相关代替而不产生混淆，选择周期N≥N₁+N₂-1，且N＝2^m，以便使用FFT，将x(n)，y(n)补零至长为N。即：

(3.3)

●用FFT计算序列x(n)的傅里叶变换X(k)，y(n)的傅里叶变换Y(k)(k＝0，1…，N-1)：

X(k)＝FFT{x(n)}

Y(k)＝FFT{y(n)} (3.4)

其中，FFT{}表示快速傅里叶变换计算，得到序列的傅里叶变换值。

●计算互相关的傅里叶变换：

R(k)＝X^*(k)Y(k) (3.5)

●对R(k)作IFFT，得到r(n)(n＝0，1，…，N-1)：

r(n)＝IFFT{R(k)} (3.6)

其中，IFFT{}表示快速傅里叶反变换计算，r(n)为输入序列x(n)和参考GOLD码序列y(n)的互相关。

(2)时延估计：

得到输入序列x(n)和参考GOLD码序列y(n)的互相关r(n)之后，需要对r(n)进行峰值检测。由于GOLD码序列具有良好的自相关和互相关特性，因此峰值检测相对容易。设定检测门限th0，当r(n)峰值大于检测门限th0，即检测到定位信号。

定位信号时延估计如下：

τ＝τ₀+max{r(n)}-N/2 (3.7)

其中：τ是声信标定位信号时延，τ₀输入序列x(n)起始时刻的时延，max{}表示求序列最大峰值下标，N是傅里叶变换点数。

(3)距离计算：

在声速c抑制的情况下，计算声信标斜距：

R＝c*τ (3.8)

其中：R是声信标相对浮标基阵浮标换能器中心的斜距，c是声速，τ是声信标定位信号传输到浮标基阵浮标换能器的时延。

3.2坐标计算

声学坐标模型为：假设4个水面浮标坐标分别为[x₁，y₁，z₁]，[x₂，y₂，z₂]，[x₃，y₃，z₃]和[x₄，y₄，z₄]为已知，需要定位的声信标位置为[x，y，z]。如图4所示，满足以下公式：

(3.9)

根据公式3.9，求解声信标位置，令

(3.10)

得到声信标坐标解为：

x＝A^-1b (3.11)

计算出坐标后得到声信标的位置，通过连续应答、解算、定位便可以绘制出声信标的运动轨迹，实现对水下设备进行精确定位和导航。

Claims (2)

1.一种基于时间同步的大基阵水下宽带扩频信标导航定位方法，其基于长基线水声定位，利用测量水下目标声源到各个基元间的距离确定目标的位置，包含两部分，一部分是安装在水下设备上的声信标，另一个部分是布放在海面的定位基阵浮标，定位基阵利用高精度GPS确定其精确位置，并作为定位基准；定位基阵浮标之间的距离构成基线；其特征在于包含以下步骤：

步骤一：利用高精度时间同步技术对定位基阵浮标和声信标进行时间同步；

步骤二：经过严格时间同步的声信标定时发射扩频水声信号；

步骤三：定位浮标基阵接收到扩频信号后，经过信号解算、距离计算及位置解算得到声信标的位置；

步骤四：通过连续应答、解算、定位便可以绘制出声信标的运动轨迹，实现对水下设备进行精确定位和导航；

其中，步骤一中高精度时间同步方法过程如下：

(1)系统利用全球定位系统GPS产生的秒脉冲PPS进行时间同步，目前GPS和北斗的授时系统PPS脉冲上升沿能够提供精度小于100ns的时间同步信号，完全能够满足水声定位系统的要求；

(2)GPS的PPS脉冲同时接入到定位基阵浮标和声信标，为定位基阵浮标时钟和声信标时钟提供时间同步基准，并校准高精度晶振的时钟；

(3)定位基阵浮标和声信标断开PPS脉冲，利用内部高精度晶振时钟进行守时，系统最大时间同步误差不高于1ms；

步骤二中声信标定时发射扩频水声信号的方法如下：

利用伪随机GOLD码对定位信号进行扩频调制，利用GOLD码的良好相关特性，通过多径处理、多普勒补偿和码序列同步等处理，可准确估计到信号时延，声信标经过严格时间同步后，定时发射宽带扩频水声信号，用于定位和导航，

GOLD码生成过程描述如下：

(1)选择GOLD码阶数n；

(2)查表选择本原多项式，生成2个n阶m序列；

(3)循环移位，生成2^n-1个GOLD伪随机码，

m序列是最长线性移位寄存器序列的简称，它是由多级移位寄存器或其他延迟元件通过线性反馈产生的最长的码序列；由于反馈线位置不同将出现不同周期的不同序列，确定线性反馈的位置，能使移存器产生的序列最长，即达到周期P＝2n-1，基线长度在500米到3000米之间，GOLD码阶数包括：4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20；

步骤三中定位浮标基阵接收到扩频信号后，测距过程如下：

相关计算：设输入序列x(n)长为N₁，参考GOLD码序列y(n)长为N₂，对两个有限长序列利用FFT求线性相关的步骤如下：

●为了使两个有限长序列的线性相关可用其圆周相关代替而不产生混淆，选择周期N≥N₁+N₂-1，且N＝2^m，以便使用FFT，将x(n)，y(n)补零至长为N，即：

●用FFT计算序列x(n)的傅里叶变换X(k)，y(n)的傅里叶变换Y(k)(k＝0，1…，N-1)：

X(k)＝FFT{x(n)}

Y(k)＝FFT{y(n)}

其中，FFT{}表示快速傅里叶变换计算，得到序列的傅里叶变换值，

●计算互相关的傅里叶变换：

R(k)＝X^*(k)Y(k)

●对R(k)作IFFT，得到r(n)(n＝0，1，…，N-1)：

r(n)＝IFFT{R(k)}

其中，IFFT{}表示快速傅里叶反变换计算，r(n)为输入序列x(n)和参考GOLD码序列y(n)的互相关；

定位浮标基阵接收到扩频信号后，时延估计如下：

得到输入序列x(n)和参考GOLD码序列y(n)的互相关r(n)之后，需要对r(n)进行峰值检测，设定检测门限th0，当r(n)峰值大于检测门限，即检测到定位信号，定位信号时延估计如下：

τ＝τ₀+max{r(n)}-N/2

其中：τ是声信标定位信号时延，τ₀输入序列x(n)起始时刻的时延，max{}表示求序列最大峰值下标，N是傅里叶变换点数；

距离计算如下：

在声速c抑制的情况下，计算声信标斜距：

R＝c*τ

其中：R是声信标相对浮标基阵浮标换能器中心的斜距，c是声速，τ是声信标定位信号传输到浮标基阵浮标换能器的时延。

2.一种基于时间同步的大基阵水下宽带扩频信标导航定位系统，其基于长基线水声定位，利用测量水下目标声源到各个基元间的距离确定目标的位置，包含两部分，一部分是安装在水下设备上的声信标，另一个部分是布放在海面的定位基阵浮标，定位基阵利用高精度GPS确定其精确位置，并作为定位基准；定位基阵浮标之间的距离构成基线；其特征在于包含以下装置：

利用高精度时间同步技术对定位基阵浮标和声信标进行时间同步的高精度同步时钟装置；

经过严格时间同步的声信标定时发射扩频水声信号的水声信号处理器；

定位浮标基阵接收到扩频信号后，经过信号解算、距离计算及位置解算得到声信标的位置的定位处理器；

该系统通过连续应答、解算、定位便可以绘制出声信标的运动轨迹，实现对水下设备进行精确定位和导航；

其中，高精度同步时钟装置的特征在于：

(1)系统利用全球定位系统GPS产生的秒脉冲PPS进行时间同步，目前GPS和北斗的授时系统PPS脉冲上升沿能够提供精度小于100ns的时间同步信号，该系统最大时间同步误差不高于1ms，完全能够满足水声定位系统的要求；

(2)GPS的PPS脉冲同时接入到定位基阵浮标和声信标，为定位基阵浮标时钟和声信标时钟提供时间同步基准，并校准高精度晶振的时钟；

(3)定位基阵浮标和声信标断开PPS脉冲，利用内部高精度晶振时钟进行守时；

声信标定时发射扩频水声信号的水声信号处理器的特征在于：

利用伪随机GOLD码对定位信号进行扩频调制，利用GOLD码的良好相关特性，通过多径处理、多普勒补偿和码序列同步等处理，可准确估计到信号时延，声信标经过严格时间同步后，定时发射宽带扩频水声信号，用于定位和导航，

GOLD码生成过程描述如下：

(1)选择GOLD码阶数n；

(2)查表选择本原多项式，生成2个n阶m序列；

(3)循环移位，生成2^n-1个GOLD伪随机码，

m序列是最长线性移位寄存器序列的简称，它是由多级移位寄存器或其他延迟元件通过线性反馈产生的最长的码序列；由于反馈线位置不同将出现不同周期的不同序列，确定线性反馈的位置，能使移存器产生的序列最长，即达到周期P＝2n-1，基线长度在500米到3000米之间，GOLD码阶数包括：4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20；

定位浮标基阵接收到扩频信号后，定位处理器处理的测距过程如下：

相关计算：设输入序列x(n)长为N₁，参考GOLD码序列y(n)长为N₂，对两个有限长序列利用FFT求线性相关的步骤如下：

●为了使两个有限长序列的线性相关可用其圆周相关代替而不产生混淆，选择周期N≥N₁+N₂-1，且N＝2^m，以便使用FFT，将x(n)，y(n)补零至长为N，即：

●用FFT计算序列x(n)的傅里叶变换X(k)，y(n)的傅里叶变换Y(k)(k＝0，1…，N-1)：

X(k)＝FFT{x(n)}

Y(k)＝FFT{y(n)}

其中，FFT{}表示快速傅里叶变换计算，得到序列的傅里叶变换值，

●计算互相关的傅里叶变换：

R(k)＝X^*(k)Y(k)

●对R(k)作IFFT，得到r(n)(n＝0，1，…，N-1)：

r(n)＝IFFT{R(k)}

其中，IFFT{}表示快速傅里叶反变换计算，r(n)为输入序列x(n)和参考GOLD码序列y(n)的互相关；

时延估计如下：

得到输入序列x(n)和参考GOLD码序列y(n)的互相关r(n)之后，需要对r(n)进行峰值检测，设定检测门限th0，当r(n)峰值大于检测门限，即检测到定位信号，定位信号时延估计如下：

τ＝τ₀+max{r(n)}-N/2

其中：τ是声信标定位信号时延，τ₀输入序列x(n)起始时刻的时延，max{}表示求序列最大峰值下标，N是傅里叶变换点数；

距离计算如下：

在声速c抑制的情况下，计算声信标斜距：

R＝c*τ

其中：R是声信标相对浮标基阵浮标换能器中心的斜距，c是声速，τ是声信标定位信号传输到浮标基阵浮标换能器的时延。