基于单阵元被动时反“双扩展”效应的信号检测及定位方法

摘要

本发明涉及一种基于单阵元被动时反“双扩展”效应的信号检测及定位方法，相比传统的信号检测方法，时反法简单采取“先进后出”的措施处理接收信号，使信道冲击响应函数自适应匹配而无需如传统信号检测方法要求对信道进行估计，从而自动减小了信道估计的误差。在信道匹配的基础上，时反进一步使接收信号在时域或空域达到能量聚焦，提高了系统处理增益，提供了有效检测信号新方法。因此，利用被动方式下的时反法进行信号检测不但简洁方便，而且性能更加优越。

主权项

1.一种基于单阵元被动时反“双扩展”效应的信号检测及定位方法，其特征在于步骤如下：步骤1：通过“双扩展”效应下单阵元接收到信号，信号的时域表达式为：信号的频域表达式为：其中i＝1，2，...，N对应目标个数，各个目标发射信号为初始时刻t₀＝0，α_i对应信号传播过程中总的衰减效果，x_i0＝(x_i0，z_i0)、分别代表初始方位矢量和初始相位；表示U_i(ω₁)相谱形式，相应多普勒压缩因子c，v_i分别代表海洋声速以及目标与单阵元之间的径向相对速度；步骤2：对频域信号进行多普勒压缩因子η_i进行倒数处理，得到其中ω′₁＝η_iω；步骤3：采用被动时反处理得到“双扩展”效应下被动时反信号：其中j＝1，2，L，N；上式表明当i＝j时则ω′₂＝ω，表示Y(ω)主频上将形成主峰，其峰值对应频率为目标信号频率，而且由于此时初始相谱为表示多径信道各个路径的时延得到修正形成同相，从而达到信号检测目的；步骤4：对单阵元接收的信号进行时反后存储得到f(-t)；将单阵元接收的信号作为真实目标信号再次发射信号u(t)，接收信号为：其中：T代表目标两次发射信号的时延差，x_i1＝(x_i1，z_i1)代表当前目标方位矢量，α′_i，τ′_i对应x_i1分别表示衰减、时延系数；步骤5：计算则有：其中分别表示单阵元前后两次接收信号的各个频率成份；当i＝j时，ω_a＝ω_b；将方位矢量忽略得Y(ω)的各个分量为：将上式初始相谱与频率分量相除得在c，T已知的情况下得到各个目标的v_i，再由v_i，l_i的等比关系以及结合各个路径的时延差τ_ij满足得到l_i；采用直线模拟近海声传播模型，然后通过及利用真实目标(x_r，z_r)、海面镜像目标位置(x_sr，z_sr)的关系$\left\{\begin{array}{c}{l}_r^2={(x_r-x_a)}^2+{(z_r-z_a)}^2\\ l_{\mathrm{sr}}^2={(x_{\mathrm{sr}}-x_a)}^2+{(z_{\mathrm{sr}}-z_a)}^2\\ x_r=x_{\mathrm{sr}},z_r=-z_{\mathrm{sr}}\end{array}\right.$解方程从而得到目标定位结果(x_r，z_r)；其中：(x_a，z_a)为单阵元位置，l_r为真实目标位置，l_sr为海面镜像目标与单阵元之间的距离。