【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及目标方位测定领域，具体涉及一种水下单频信号测向方法及系统。
技术介绍
1、传统线阵测向中，大间距基元直接采用两通道相关估计时延差，进而实现测向。该方法测向精度低。通过两通道相位差估计时延差测向，该方法测向精度高，但相位差存在模糊，需要增加基元来辅助解模糊。传统的做法是增加一个间距小于半波长的基元，通过该基元估计无模糊的相位差。根据基元间距尺寸关系，估计大间距基元间相位差的模糊数，进而测向。该方法使用的前提是存在两个基元的间距小于半波长。实际应用中高频信号由于波长短，导致无相位模糊的基元的间距非常小，工艺较难实现。
2、因此，有必要研究一种基元间距大于半波长的线阵解模糊测向方法，来解决目前存在的技术难题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决目前水下单频信号高精度测向问题。本专利技术旨在提供一种水下单频信号测向方法，用于达到本专利技术的目的。
2、本专利技术的上述技术目的将通过以下所述的技术方案予以实现。
3、本专利技术提出一种水下单频信号测向方法，包括：
4、步骤1)将线性阵的接收信号与本地单频信号进行相关；
5、步骤2)利用步骤1)得到的相关结果，估计粗时延差；
6、步骤3)利用陷波滤波器估计接收信号的多通道相位差；
7、步骤4)根据多通道相位差计算模糊数列表；
8、步骤5)利用步骤2)得到的粗时延差和步骤4)得到的模糊数列表求解无模糊相位差；
9、步骤
10、作为上述技术方案的改进之一，所述线性阵包括第一基元、第二基元和第三基元，其中第一基元、第三基元间距小，第一基元、第二基元间距大；所述第一基元、第二基元和第三基元接收的信号分别进入第一通道、第二通道和第三通道进行处理。
11、作为上述技术方案的改进之一，所述步骤1)得到的相关结果包括每个通道的脉冲压缩结果；其中第i通道的脉冲压缩结果yi(n1)表示为：
12、
13、其中，xi(n)表示第i通道接收信号的带通滤波结果，sl(n-(m-n))表示本地单频信号sl(n)的平移信号，m表示本地单频信号sl(n)相对于xi(n)平移的点数，n表示本地单频信号sl(n)的长度，n为采样点数。
14、作为上述技术方案的改进之一，所述第i通道接收信号的带通滤波结果表示为：
15、
16、其中，si(n)为第i通道的离散接收信号，系数bm表示第m个滤波器系数，m表示带通滤波的阶数，m阶滤波器共有m+1个系数；
17、sl(n)＝exp{j·2πfcn·ts}
18、其中，j为虚数符号，fc为接收信号的中心载波频率，ts为采样率；exp{·}为复指数运算。
19、作为上述技术方案的改进之一，所述步骤2)包括：
20、步骤2-1)分段寻找脉冲压缩结果峰值，并与事先设置的门限比较，找到接收信号的位置；
21、步骤2-2)寻找脉冲压缩结果峰值，估计接收信号与本地信号的相对时延，计算粗时延差。
22、作为上述技术方案的改进之一，所述步骤3)包括：
23、根据步骤2-1)得到的接收信号的位置，获取接收信号数据段，使用陷波滤波器计算各通道的相位，进而计算第一通道和第二通道的相位差，以及第一通道和第三通道的相位差。
24、作为上述技术方案的改进之一，所述步骤4)包括：
25、步骤4-1)根据目标方位范围计算第一通道和第三通道时延差范围，进而计算第一通道和第三通道相位差模糊数范围；所述第一通道和第三通道相位差模糊数上限n13max计算公式如下：
26、
27、其中，表示目标的最大方位角，l13表示第一基元和第三基元的间距，c表示水中声传播速度，floor()表示向下取整函数；第一通道和第三通道相位差模糊数下限为-n13max。
28、步骤4-2)根据第一通道和第三通道相位差模糊数范围计算第一通道和第二通道相位差模糊数列表；其中，第一通道和第二通道相位差第j个模糊数n12,j表示为：
29、
30、其中，p13为第一通道和第三通道主值相位差，p12为第一通道和第二通道主值相位差，n13,j表示第一通道和第三通道相位差第j个模糊数，l12表示第一基元和第二基元的间距，round()表示四舍五入函数。
31、作为上述技术方案的改进之一，所述步骤5)包括：
32、步骤5-1)根据步骤2)得到的粗时延差计算第一通道和第二通道的相位差粗模糊数
33、
34、其中，为第一通道和第二通道粗时延差；
35、步骤5-2)根据第一通道和第二通道相位差的粗模糊数和步骤4)得到的模糊数列表搜索准确的模糊数n12,j计算第一通道和第二通道的准确模糊数：
36、
37、其中，c为步骤4)得到第一通道和第二通道相位差模糊数列表；
38、步骤5-3)根据第一通道和第二通道的粗模糊数计算无模糊相位差；所述无模糊相位差公式如下：
39、p12＝p12+n12·2π
40、其中，p12为第一通道和第二通道无模糊相位差，n12为第一通道和第二通道相位差模糊数。
41、作为上述技术方案的改进之一，所述步骤6)包括：
42、步骤6-1)根据步骤5)得到的第一通道和第二通道的无模糊相位差计算第一通道和第二通道的高精度时延差t12：
43、
44、其中，t12表示1、2通道高精度时延差；
45、步骤6-2)根据高精度时延差计算目标相对接收线阵的方位phi：
46、
47、其中，方位phi为正表示在右侧，为负表示在左侧。
48、本专利技术的一种水下单频信号测向系统，包括：
49、信号相关处理模块，用于将线性阵的接收信号与本地单频信号进行相关；
50、粗时延差估计模块，用于利用信号相关处理模块得到的相关结果，估计粗时延差；
51、相位差估计模块，用于利用陷波滤波器估计接收信号的多通道相位差；
52、模糊数计算模块，用于根据多通道相位差计算模糊数列表；
53、无模糊相位差计算模块，用于利用粗时延差估计模块得到的粗时延差和模糊数计算模块得到的模糊数列表求解无模糊相位差；和
54、测向模块，用于利用无模糊相位差计算模块得到的无模糊相位差进行测向。
55、本专利技术的有益技术效果：
56、与现有技术相比，本专利技术的优势在于：本专利技术的水下单频信号测向方法由于采用相位差估计时延差来测向提高了测向精度；采用小孔径基元有模糊相位差和大孔径有模糊相位差以及相关峰时延估计联合解模糊，提高了解模糊正确率。
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1.一种水下单频信号测向方法，包括：
2.根据权利要求1所述的水下单频信号测向方法，其特征在于，所述线性阵包括第一基元、第二基元和第三基元，其中第一基元、第三基元间距小，第一基元、第二基元间距大；所述第一基元、第二基元和第三基元接收的信号分别进入第一通道、第二通道和第三通道进行处理。
3.根据权利要求2所述的水下单频信号测向方法，其特征在于，所述步骤1)得到的相关结果包括每个通道的脉冲压缩结果；其中第i通道的脉冲压缩结果yi(n1)表示为：
4.根据权利要求3所述的水下单频信号测向方法，其特征在于，所述第i通道接收信号的带通滤波结果表示为：
5.根据权利要求3所述的水下单频信号测向方法，其特征在于，所述步骤2)包括：
6.根据权利要求5所述的水下单频信号测向方法，其特征在于，所述步骤3)包括：
7.根据权利要求6所述的水下单频信号测向方法，其特征在于，所述步骤4)包括：
8.根据权利要求7所述的水下单频信号测向方法，其特征在于，所述步骤5)包括：
9.根据权利要求8所述的水下单频信号测
10.一种水下单频信号测向系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种水下单频信号测向方法，包括：
2.根据权利要求1所述的水下单频信号测向方法，其特征在于，所述线性阵包括第一基元、第二基元和第三基元，其中第一基元、第三基元间距小，第一基元、第二基元间距大；所述第一基元、第二基元和第三基元接收的信号分别进入第一通道、第二通道和第三通道进行处理。
3.根据权利要求2所述的水下单频信号测向方法，其特征在于，所述步骤1)得到的相关结果包括每个通道的脉冲压缩结果；其中第i通道的脉冲压缩结果yi(n1)表示为：
4.根据权利要求3所述的水下单频信号测向方法，其特征在于，所述第i...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪伟，刘烨瑶，李欣国，郭卫振，张琳园，朱敏，杨波，李传赫，熊长静，刘天立，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：
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