CN108318882B - 一种自导深弹舷侧阵回波检测与测向方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自导深弹舷侧阵回波检测与测向方法，属于水声信号处理与水下目标探测技术领域；对舷侧阵接收的反射信号进行预处理后得到的四路信号分别进行检测，得到四个检测值；四个检测值分别与门限值比较，判断四个检测值是否超过门限；若无检测值超过门限，则表示没有目标；若有检测值超过门限，则表示水听器探测到目标，对四个检测值进行排序后，计算四个检测值的次大值与最大值的比值，并计算所述比值的反正切，得到角度α，目标的测量方位为最大值所在舷侧阵向次大值舷侧阵偏转角度α后的方向；该方法能够提高深弹垂直搜索阶段对目标的测向精度，减小水平末自导阶段自导搜索扇面，提高末自导初始目标捕获概率，降低末自导复杂性与成本。

Description

一种自导深弹舷侧阵回波检测与测向方法
技术领域
本发明属于水声信号处理与水下目标探测技术领域，具体涉及一种自导深弹舷侧阵回波检测与测向方法。
背景技术
自导技术在深弹上的应用，使深弹跃入智能化精确打击武器的行列。自导深弹入水后带伞低速下降，同时用舷侧阵探测目标并粗定向，探测到目标后转为水平状态，向着目标方向用头部阵继续跟踪目标并精确定向，直到命中目标。其中，舷侧阵探测目标并测向非常关键，是第二阶段深弹末自导与精确打击目标的基础。现有的深弹舷侧阵探测方法是采用环形均布的四条舷侧阵同时探测，如果哪条舷侧阵探测到目标，则把目标限定在以该舷侧阵为中心的90°扇面上，水平末自导阶段在该扇面上检测目标。该方法没有充分利用四条舷侧阵接收信号的能量关系，导致水平末自导阶段搜索扇面偏大，不利于深弹末自导阶段自导性能的提高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种自导深弹舷侧阵回波检测与测向方法，能够提高深弹垂直搜索阶段对目标的测向精度，减小水平末自导阶段自导搜索扇面，提高末自导初始目标捕获概率，降低末自导复杂性与成本。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种自导深弹舷侧阵回波检测与测向方法，所述舷侧阵由沿自导深弹轴向均匀分布的水听器组成，四条舷侧阵沿自导深弹圆周均匀分布，所述回波检测与测向方法的步骤如下：
第一步，对舷侧阵接收的反射信号进行预处理后得到的四路信号分别进行检测，得到四个检测值，每个检测值代表对应舷侧阵接收信号的强度大小；
第二步，四个检测值分别与门限值比较，判断四个检测值是否超过门限；
若无检测值超过门限，则表示没有目标，不需要测量目标方向；
若有检测值超过门限，则表示水听器探测到目标，对四个检测值进行排序后，计算四个检测值的次大值与最大值的比值，并计算所述比值的反正切，得到角度α，因此，目标的测量方位为最大值所在舷侧阵向次大值舷侧阵偏转角度α后的方向。
进一步的，在第一步中，根据每条舷侧阵的水听器的发射信号形式选择检测方法：
若发射信号是正弦脉冲信号，则采用短时傅里叶变换方法检测，得到与该发射信号对应的舷侧阵的检测值；
若发射信号不是正弦脉冲信号，则采用拷贝相关法检测，得到与该发射信号对应的舷侧阵的检测值。
进一步的，第一步中的所述预处理为：对舷侧阵接收的反射信号分别进行混响归一化的处理。
有益效果：本发明的测向误差在±11°以内，是现有方法的测向误差±45°的四分之一，提高了深弹垂直搜索阶段对目标的测向精度，减小了后续水平末自导的搜索扇面，降低因基阵开角损失引起的检测性能损失，减少形成波束的数量，降低产品成本。
附图说明
图1为本发明的舷侧阵在自导深弹上的位置关系图
图2为图1的左视图
图3为本发明的流程图
图4为本发明的四个舷侧阵分别求和得到的四路信号图
图5为四个舷侧阵的检测值
图6为实施例中目标的测量方位随实际方位的变化图
图7为实施例中目标的测量方位与实际方位的误差图
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种自导深弹舷侧阵回波检测与测向方法，所述舷侧阵由沿自导深弹轴向均匀分布的水听器组成，四条舷侧阵沿自导深弹圆周均匀分布，把水平的360°平面划分为4个90°扇面，每条舷侧阵负责检测以其自身为中心的一个90°扇面内的目标，参见附图1和2；
所述回波检测与测向方法的步骤如下，参见附图3：
第一步，每条舷侧阵的水听器均发射信号并接收反射回来的反射信号；
第二步，对每条舷侧阵的水听器接收到的反射信号求和，得到四路信号，参见附图4；
第三步，对第二步中的四路信号分别进行混响归一化的预处理；
第四步，对预处理后的四路信号分别进行检测，根据每条舷侧阵的水听器的发射信号形式选择检测方法：
若发射信号是正弦脉冲信号，则采用短时傅里叶变换(STFT)方法检测，分别得到与该发射信号对应的舷侧阵的检测值；
若发射信号不是正弦脉冲信号(如调频脉冲信号)，则采用拷贝相关法检测，分别得到与该发射信号对应的舷侧阵的检测值；
所述检测值一共为四个，代表四条舷侧阵接收信号的强度大小；
第五步，四个检测值分别与门限值比较，判断四个检测值是否超过门限；
若无检测值超过门限，则表示没有目标，不需要测量目标方向；
若有检测值超过门限，则表示水听器探测到目标，对四个检测值进行排序后，计算四个检测值的次大值与最大值的比值，并计算所述比值的反正切，得到角度α，因此，目标的测量方位为最大值所在舷侧阵向次大值舷侧阵偏转角度α后的方向。
在本实施例中，四条舷侧阵分别为阵1、阵2、阵3和阵4，参见附图2，阵1位于x轴正向、阵2位于y轴正向、阵3位于x轴负向、阵4位于y轴负向；目标的实际方位为与x轴正向夹角50°处；
因此，参见附图5，四个检测值中的最大值为4.02，处于y+方向(即y轴正向)，次大值为3.22，处于x+方向(即x轴正向)，计算得知目标的方向为最大值所在舷侧阵(即y轴正向)向次大值舷侧阵(即x轴正向)偏转
Figure BDA0001528620170000031
因此，目标的测量方位为90°-38.7°＝51.3°，即目标的测量方位为与x轴正向夹角51.3°处，与目标的实际方位的误差为1.3°，测量比较准确；若不采用本实施例的方法，现有方法是确定目标在检测值中的最大值的y+方向，即目标的测量方位为与x轴正向夹角90°处，与目标的实际方位的误差为40°，远远大于本实施例的1.3°的误差；
而且在本实施例中，通过转动安装有自导深弹的转台，使得四个舷侧阵以10°步进的方式转动360°，在0°到360°的过程中，对目标进行回波检测，通过本实施例的方法得到的目标的测量方位随实际方位的变化图，参见附图6；因此，得到目标的测量方位与实际方位的误差图，参见附图7，图7中的测量方位与实际方位的误差最大为11°，远小于现有方法一条舷侧阵覆盖±45°范围。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种自导深弹舷侧阵回波检测与测向方法，所述舷侧阵由沿自导深弹轴向均匀分布的水听器组成，四条舷侧阵沿自导深弹圆周均匀分布，其特征在于，所述回波检测与测向方法的步骤如下：
第一步，对舷侧阵接收的反射信号进行预处理后得到的四路信号分别进行检测，得到四个检测值，每个检测值代表对应舷侧阵接收信号的强度大小；
第二步，四个检测值分别与门限值比较，判断四个检测值是否超过门限；
若无检测值超过门限，则表示没有目标，不需要测量目标方向；
若有检测值超过门限，则表示水听器探测到目标，对四个检测值进行排序后，计算四个检测值的次大值与最大值的比值，并计算所述比值的反正切，得到角度α，因此，目标的测量方位为最大值所在舷侧阵向次大值舷侧阵偏转角度α后的方向；
其中，通过转动安装有自导深弹的转台，使得四个舷侧阵以10°步进的方式转动360°，在0°到360°的过程中，对目标进行回波检测，通过上述回波检测与测向方法得到目标的测量方位随实际方位的变化图；最终，得到目标的测量方位与实际方位的误差图，该图中的测量方位与实际方位的误差最大为11°。
2.如权利要求1所述的一种自导深弹舷侧阵回波检测与测向方法，其特征在于，在第一步中，根据每条舷侧阵的水听器的发射信号形式选择检测方法：
若发射信号是正弦脉冲信号，则采用短时傅里叶变换方法检测，得到与该发射信号对应的舷侧阵的检测值；
若发射信号不是正弦脉冲信号，则采用拷贝相关法检测，得到与该发射信号对应的舷侧阵的检测值。
3.如权利要求1所述的一种自导深弹舷侧阵回波检测与测向方法，其特征在于，第一步中的所述预处理为：对舷侧阵接收的反射信号分别进行混响归一化的处理。
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