CN109116361A - 一种抗距离模糊水声合作定位信号 - Google Patents

一种抗距离模糊水声合作定位信号 Download PDF

Info

Publication number
CN109116361A
CN109116361A CN201810874823.5A CN201810874823A CN109116361A CN 109116361 A CN109116361 A CN 109116361A CN 201810874823 A CN201810874823 A CN 201810874823A CN 109116361 A CN109116361 A CN 109116361A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
buoy
frequency
marker pulses
underwater sound
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.)
Withdrawn
Application number
CN201810874823.5A
Other languages
English (en)
Inventor
朱元林
彭水
尚凡
周志强
孙向前
苏军
李帅
徐国贵
王双记
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chinese People's Liberation Army 91388
Original Assignee
Chinese People's Liberation Army 91388
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chinese People's Liberation Army 91388 filed Critical Chinese People's Liberation Army 91388
Priority to CN201810874823.5A priority Critical patent/CN109116361A/zh
Publication of CN109116361A publication Critical patent/CN109116361A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/46—Indirect determination of position data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明属于水声定位信号研究领域，具体涉及一种抗距离模糊的水声合作定位信号设计方法。一种抗距离模糊的水声合作定位信号，其特征在于：包括普通脉冲和标识脉冲，所述的普通脉冲的频率为f1，所述的标识脉冲的频率为f2，每间隔m个普通脉冲设置一个标识脉冲，所述的脉冲周期为T，m在满足特定的关系下能够实现抗距离模糊的效果，本发明的有益效果在于：从发射信号体制设计上解决距离模糊问题，不需要复杂的接收算法，降低了接收系统的复杂度和系统成本。

Description

一种抗距离模糊水声合作定位信号
技术领域
本发明属于水声定位信号研究领域，具体涉及一种抗距离模糊的水声合作定位信号设计方法。
背景技术
在长基线水声定位系统中，一般利用多个浮标或潜标测量信标信号的时延值进行测距，并通过球面交汇或双曲面交汇法进行目标定位。对水下高速目标进行跟踪定位时，目标轨迹刷新率高，即信号同步周期短，由于浮标的水声作用距离较远，导致浮标接收到每个脉冲后无法精确推算该脉冲的发射时刻，而是存在跨周期问题，从而产生单阵测距的多值现象，称之为“距离模糊”。距离模糊会导致球面交汇产生许多虚假的定位结果，严重影响定位性能。传统水声定位信号如图1所示为脉冲信号的分布图，图2为普通脉冲信号的测量结果，根据结果可以看到在中心的轨迹外周边还存在许多模糊点，这是由于普通脉冲只有一种频率的测量结果。
发明内容
针对上述问题，本发明设计了一种抗距离模糊水声合作定位信号，可有效解决距离模糊问题。该信号由中心频率f1、f2的两种脉冲组合而成，脉冲周期为T，其中频率f2的脉冲为标识脉冲，每隔m个脉冲设置一个标识脉冲，其余m-1个f1为频率脉冲。发射信号与接收系统是时间同步的，基阵在检测到脉冲时，可以根据当前脉冲与标识脉冲的相对间隔，唯一判定当前mT接收时间内脉冲信号的发射时刻，从而确定信号时延。因此在保证目标轨迹刷新率不变的前提下，原本信号模糊周期T就增大至mT，大幅降低了产生距离模糊的概率。由于声波在水下的传播速度约为c，因此只要mTc超过系统的最大作用距离Rmax，就可以彻底解决距离模糊问题。
对于不同的浮标而言应当满足一下关系：
式中：x、y、z为待测目标的坐标，i为浮标编号，i≥4，xi、yi、zi为第i号浮标的坐标，c为声波在水下的传播速度，τi为第i号浮标检测到当前周期序号的脉冲时延，ni为第i号浮标进行时延估计可能存在的跨周期数，ni可以取0,1,2...，T为信号周期，Rmax为浮标最大作用距离。
与传统的水下合作目标跟踪定位抗距离模糊方法相比，本发明优势为：从发射信号体制设计上解决距离模糊问题，不需要复杂的接收算法，降低了接收系统的复杂度和系统成本。因此，本发明区别于以往的水下合作目标跟踪定位抗距离模糊方法，可以大幅提高水下合作目标跟踪定位性能。本发明具有其独特的信号体制设计、脉冲判别方法、使用领域及优势，迄今国内外没有这种水下合作目标跟踪定位抗距离模糊方法的专利。
说明书附图
图1为传统水声合作定位信号形式。
图2为传统水声合作定位信号定位结果。
图3为本发明水声合作定位信号形式。
图4为本发明水声合作定位信号定位结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行说明。
如图3所示，脉冲周期T为1.6s，普通脉冲的频率f1＝11KHz，标识脉冲的频率为f2＝9KHz，每个9kHz的标识脉冲后紧跟4个11kHz的脉冲，并按此规律循环发射，发射信号是经过GPS授时的，且与接收系统的时钟完全同步。浮标接收机利用两个通道检测不同频率的脉冲信号，并记录每个脉冲的接收时刻。通过设置接收机的检测门限，将系统检测距离Rmax限定在12km以内，因此信号传播时间不会超过8s。因此在8s的接收时间内，9kHz的标识脉冲发射时刻可以唯一确定，4个11kHz的脉冲与标识脉冲的相对间隔也可唯一判定，即每个脉冲的时延值均可唯一判定。
本实施例中Rmax＝12km，T＝1.6s，
根据上述数值并根据，目标的位置由以下球面方程组进行解算：
将c＝1500代入方程组内可得：
0＜τi+1.6mni＜8
可见ni的取值只能为0，也就是说不存在距离模糊的情况，能得到m＝5如图4所示，水下目标的轨迹清晰的显示出来，且轨迹的周边不存在产生模糊的干扰点。
本发明的有益效果在于：从发射信号体制设计上解决距离模糊问题，不需要复杂的接收算法，降低了接收系统的复杂度和系统成本。因此，本发明区别于以往的水下合作目标跟踪定位抗距离模糊方法，可以大幅提高水下合作目标跟踪定位性能。

Claims (2)

1.一种抗距离模糊的水声合作定位信号，其特征在于：包括发射装置发出的普通脉冲和标识脉冲，多个用于接收发射装置发出脉冲的浮标，所述的普通脉冲的频率为f1，所述的标识脉冲的频率为f2，每间隔m个普通脉冲设置一个标识脉冲，所述的脉冲周期为T，所述的m的数值由下面方程求解：
式中：x、y、z为待测目标的坐标，i为浮标编号，i≥4，xi、yi、zi为第i号浮标的坐标，c为声波在水下的传播速度，τi为第i号浮标检测到当前周期序号的脉冲时延，ni为第i号浮标进行时延估计可能存在的跨周期数，T为信号周期，Rmax为浮标最大作用距离。
2.根据权利要求1所述的一种抗距离模糊的水声合作定位信号，其特征在于：所述的普通脉冲频率f1＝11KHz，所述的标识脉冲的频率为f2＝9KHz。
CN201810874823.5A 2018-08-03 2018-08-03 一种抗距离模糊水声合作定位信号 Withdrawn CN109116361A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810874823.5A CN109116361A (zh) 2018-08-03 2018-08-03 一种抗距离模糊水声合作定位信号

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810874823.5A CN109116361A (zh) 2018-08-03 2018-08-03 一种抗距离模糊水声合作定位信号

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109116361A true CN109116361A (zh) 2019-01-01

Family

ID=64852046

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810874823.5A Withdrawn CN109116361A (zh) 2018-08-03 2018-08-03 一种抗距离模糊水声合作定位信号

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109116361A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110208731A (zh) * 2019-06-17 2019-09-06 哈尔滨工程大学 一种高帧率无模糊水声定位方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101566691A (zh) * 2009-05-11 2009-10-28 华南理工大学 一种水下目标跟踪定位方法及系统
CN101611329A (zh) * 2006-12-12 2009-12-23 塔莱斯公司 多径无源雷达处理fm机会信号的方法
CN102183741A (zh) * 2011-02-28 2011-09-14 哈尔滨工程大学 在长基线异步水声定位系统实现高帧率无模糊定位的方法
CN102636773A (zh) * 2012-04-06 2012-08-15 哈尔滨工程大学 基于信道多途特性的单基元抗距离模糊方法
CN107076834A (zh) * 2014-05-29 2017-08-18 罗伯特·W·李 具有增大的多普勒能力的雷达操作
CN108120955A (zh) * 2017-12-04 2018-06-05 中国科学院深海科学与工程研究所 一种用于长基线水声定位系统性能评估的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101611329A (zh) * 2006-12-12 2009-12-23 塔莱斯公司 多径无源雷达处理fm机会信号的方法
CN101566691A (zh) * 2009-05-11 2009-10-28 华南理工大学 一种水下目标跟踪定位方法及系统
CN102183741A (zh) * 2011-02-28 2011-09-14 哈尔滨工程大学 在长基线异步水声定位系统实现高帧率无模糊定位的方法
CN102636773A (zh) * 2012-04-06 2012-08-15 哈尔滨工程大学 基于信道多途特性的单基元抗距离模糊方法
CN107076834A (zh) * 2014-05-29 2017-08-18 罗伯特·W·李 具有增大的多普勒能力的雷达操作
CN108120955A (zh) * 2017-12-04 2018-06-05 中国科学院深海科学与工程研究所 一种用于长基线水声定位系统性能评估的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨志权 等: "鱼雷水声同步定位系统抗定位距离模糊算法及仿真", 《鱼雷技术》 *
梁国龙 等: "同步水声跟踪定位系统软件抗距离模糊技术研究", 《应用声学》 *
陈晓忠: "长基线水声跟踪系统抗多途及抗距离模糊研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（博士） 工程科技II辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110208731A (zh) * 2019-06-17 2019-09-06 哈尔滨工程大学 一种高帧率无模糊水声定位方法
CN110208731B (zh) * 2019-06-17 2022-09-20 哈尔滨工程大学 一种高帧率无模糊水声定位方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Contributed Review: Source-localization algorithms and applications using time of arrival and time difference of arrival measurements
CN107484136A (zh) 一种基于轮询调度的uwb多标签定位方法
CN109814094B (zh) 一种多目标水声定位时延估计算法
CN104808207B (zh) 一种混沌水声定位方法
RU2009112039A (ru) Способ обзорной импульсно-доплеровской радиолокации целей на фоне отражений от земной поверхности
CN104765037A (zh) 基于短垂直阵的水下目标定位稳健方法
CN102819008A (zh) 一种基于非线性最小二乘的非合作雷达辐射源定位方法
CN101547130A (zh) 一种基于无线传感器网络的定位方法及装置
CN110208786A (zh) 一种天基雷达二重频解模糊方法
CN110535537A (zh) 一种水下通信探测一体化方法
US8400875B2 (en) Active sonar system and active sonar method using a pulse sorting transform
JP4855473B2 (ja) パルス列の解析
Pak et al. Target localization in multi-static passive radar systems with artificial neural networks
CN109116361A (zh) 一种抗距离模糊水声合作定位信号
CN104391275B (zh) 一种基于伽马分布模型的水声网络节点相互测距方法
CN110208731B (zh) 一种高帧率无模糊水声定位方法
CN204009067U (zh) 一种多目标水声定位系统中的发射组件和接收组件
CN106680823B (zh) 利用抹香鲸叫声脉冲的目标距离和速度探测方法与装置
RU2444748C2 (ru) Способ определения дальности до излучающей обзорной радиолокационной станции
CN110346802A (zh) 基于计算水声信道参数的水下目标探测方法
CN110988808B (zh) 一种两坐标舰载雷达信号级融合方法
Wei et al. Detection and localization of high speed moving targets using a short-range UWB impulse radar
Jie et al. A ultra-wideband location algorithm based on neural network
Pandharipande et al. User localization using ultrasonic presence sensing systems
CN101545972A (zh) 一种水下定位系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20190101