一种频率未知的时延差估计方法

摘要

本发明涉及一种未知频率的时延差估计方法，该方法用于估计水声定位系统中不同接收阵元接收目标辐射信号的时延差，所述方法为：求取若干次每一个频率单元的时域相关谱以及相应的初始时延差；计算得到的每一个频率单元对应的初始时延差方差，并对时延差方差求倒数形成加权因子；每一个频率单元对应的平均时域相关谱乘以相应的加权因子，累加得到最终的时域相关谱，进而求取最终时延差。本发明利用噪声对应频率单元互相关谱的最大值随机，目标对应频率单元互相关谱最大值基本一致的特点，统计各频率单元的时延差估计结果，进而突出线谱信号在时延差估计中所占比重，弱化噪声单元在时延差估计中所占比重。

主权项

一种未知频率的时延差估计方法，该方法用于估计水声定位系统中不同接收阵元接收目标辐射信号的时延差，所述方法具体包含如下步骤：步骤101)对各接收阵元接收的时域目标辐射信号进行傅里叶变换得到相对应的频域信号，其中：m为阵元号，M为阵元数目；将任意两个接收阵元接收的目标辐射信号的傅里叶变换后的频域信号X₁(f)和相乘得到这两个接收阵元的频域互谱数据RX₁₂(f)，采用引导信号与频域互谱数据RX₁₂(f)相乘得到从起始频率f₁到终止频率f_K中RX₁₂(f)每一频率单元所对应的频域互谱数据RX₁₂(f_i)，其中：i为频率单元编号且1≤i≤K，K为终止频率所对应的编号；再对每一频率单元所对应的频域互谱数据RX₁₂(f_i)做逆傅里叶变换，得到从起始频率f₁到终止频率f_K中RX₁₂(f)每一个频率单元所对应的时域相关谱R(f_i,τ_j)，其中：i＝1,…,K，j＝1,…,L，j时延差对应的时间点编号，L为R(f_i,τ_j)在时间轴上的点数；()^*表示复共轭函数；步骤102)从起始频率f₁到终止频率f_K，对接收阵元1和接收阵元2的频域互谱数据RX₁₂(f)中每一个频率单元所对应的时域相关谱R(f_i,τ_j)求取最大值所对应的时间点作为该频率单元的初步时延差估计结果，该初步时延差估计结果记为τ(f_i)，其中，i＝1,…,K，j＝1,…,L，i为频率单元编号，K为终止频率所对应的编号；j时延差对应的时间点编号，L为R(f_i,τ_j)在时间轴上的点数；步骤103)更新接收阵元1和接收阵元2接收的时域目标辐射信号，重复进行步骤101)和步骤102)，当重复次数达到预定值N时，得到从起始频率f₁到终止频率f_K，对接收阵元1和接收阵元2的互谱数据RX₁₂(f)中每一个频率单元所对应的N个初步的时延差估计结果，记为τ_n(f_i)，i＝1,…,K，n＝1,…,N，其中：i为频率单元编号，K为终止频率所对应的编号；N取值范围为：5≤N≤15；步骤104)计算从起始频率f₁到终止频率f_K中每一个频率单元的时域相关谱R_n(f_i,τ_j)的均值，得到相应的平均时域相关谱；并计算从起始频率f₁到终止频率f_K中每一个频率单元的N个初步时延差估计结果的方差值，对应结果记为δ_τ(f_i)；步骤105)将得到的每一个频率单元的平均相关谱进行时延差方差加权，然后对加权后的各频率单元的相关谱进行累加求和，得到最终的时域相关谱；最后，从最终的时域相关谱中提取出各接收阵元间接收目标辐射信号的时延差，完成水声定位系统中不同接收阵元接收目标辐射信号的时延差估计。