本發(fā)明屬于水聲檢測(cè)領(lǐng)域，特別是一種利用抹香鯨叫聲脈沖的目標(biāo)距離和速度探測(cè)方法與裝置。

背景技術(shù)：

本發(fā)明提出了一種利用抹香鯨叫聲脈沖的目標(biāo)距離和速度探測(cè)方法與裝置，它利用單個(gè)距離分辨力高多普勒容限大的抹香鯨叫聲脈沖進(jìn)行水下目標(biāo)距離測(cè)量，利用兩個(gè)距離分辨力高多普勒容限大的抹香鯨叫聲脈沖進(jìn)行水下目標(biāo)速度測(cè)量，同時(shí)，由于使用了海洋噪聲――抹香鯨叫聲作為探測(cè)信號(hào)，所以偽裝隱蔽性很強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提出一種利用抹香鯨叫聲脈沖的目標(biāo)距離和速度探測(cè)方法與裝置，提高水下目標(biāo)探測(cè)的偽裝隱蔽性。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，利用抹香鯨叫聲脈沖的目標(biāo)距離和速度探測(cè)裝置，由信號(hào)發(fā)射器和信號(hào)接收器組成；信號(hào)發(fā)射器由抹香鯨叫聲脈沖庫(kù)A集合器、脈沖隨機(jī)摘取器、脈沖發(fā)射器和聲源組成；信號(hào)接收器由水聽器、脈沖處理器、距離計(jì)算器和速度計(jì)算器組成。

脈沖發(fā)射器按一定的時(shí)間差T_n，n＝1,2,…,N，將這一組脈沖中的第一個(gè)脈沖在t₁時(shí)刻經(jīng)聲源4發(fā)射出去，同時(shí)將這一組脈沖中的第二個(gè)脈沖在t₂時(shí)刻經(jīng)聲源4發(fā)射出去；與此同時(shí)，脈沖發(fā)射器將所發(fā)射出去的這一組脈沖信號(hào)以及t₁和t₂時(shí)刻參數(shù)傳送至脈沖處理器，并同時(shí)將時(shí)間差T_n傳送至距離計(jì)算器和速度計(jì)算器；

脈沖信號(hào)經(jīng)目標(biāo)反射后，經(jīng)水聽器接收到回波信號(hào)；水聽器再將接收到的回波信號(hào)傳送至脈沖處理器；

脈沖處理器接收水聽器傳來(lái)的回波信號(hào)，并記錄下兩個(gè)脈沖到達(dá)的時(shí)間t₃和t₄，然后對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行去噪，然后以脈沖發(fā)射器傳送過(guò)來(lái)的一組脈沖為參考脈沖，與水聽器傳送來(lái)的一組脈沖進(jìn)行自相關(guān)計(jì)算，并計(jì)算兩個(gè)脈沖自相關(guān)峰值之間的時(shí)間差

脈沖處理器將時(shí)間參數(shù)t₃和t₄傳送至距離計(jì)算器；距離計(jì)算器根據(jù)如下公式計(jì)算出目標(biāo)的距離R，其中，c為聲波在水中的傳播速度；

水下目標(biāo)速度測(cè)量方法如下：

脈沖處理器將時(shí)間差參數(shù)傳送至速度計(jì)算器；速度計(jì)算器根據(jù)如下公式計(jì)算出目標(biāo)的速度υ。

利用抹香鯨叫聲脈沖的目標(biāo)距離和速度探測(cè)方法，步驟如下：

首先從抹香鯨原始叫聲序列里摘取出所有的叫聲脈沖，然后，篩選出距離分辨力高多普勒容限大的叫聲脈沖，然后，再對(duì)這些脈沖進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算，將每?jī)蓚€(gè)互相關(guān)性小的脈沖分為一組；最后，將N組脈沖存儲(chǔ)在抹香鯨叫聲脈沖庫(kù)A集合器；

當(dāng)對(duì)目標(biāo)的距離和速度實(shí)施一次測(cè)量時(shí)，脈沖隨機(jī)摘取器從鯨叫聲脈沖庫(kù)A集合器中隨機(jī)選取一組脈沖發(fā)送給脈沖發(fā)射器；

脈沖發(fā)射器按一定的時(shí)間差T_n，n＝1,2,…,N，將這一組脈沖中的第一個(gè)脈沖在t₁時(shí)刻經(jīng)聲源4發(fā)射出去，同時(shí)將這一組脈沖中的第二個(gè)脈沖在t₂時(shí)刻經(jīng)聲源4發(fā)射出去；與此同時(shí)，脈沖發(fā)射器將所發(fā)射出去的這一組脈沖信號(hào)以及t₁和t₂時(shí)刻參數(shù)傳送至脈沖處理器，并同時(shí)將時(shí)間差T_n傳送至距離計(jì)算器和速度計(jì)算器；

脈沖信號(hào)經(jīng)目標(biāo)反射后，經(jīng)水聽器接收到回波信號(hào)；水聽器再將接收到的回波信號(hào)傳送至脈沖處理器；

脈沖處理器接收水聽器傳來(lái)的回波信號(hào)，并記錄下兩個(gè)脈沖到達(dá)的時(shí)間t₃和t₄，然后對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行去噪，然后以脈沖發(fā)射器傳送過(guò)來(lái)的一組脈沖為參考脈沖，與水聽器傳送來(lái)的一組脈沖進(jìn)行自相關(guān)計(jì)算，并計(jì)算兩個(gè)脈沖自相關(guān)峰值之間的時(shí)間差

脈沖處理器將時(shí)間參數(shù)t₃和t₄傳送至距離計(jì)算器；距離計(jì)算器根據(jù)如下公式計(jì)算出目標(biāo)的距離R，其中，c為聲波在水中的傳播速度；

水下目標(biāo)速度測(cè)量方法如下：

脈沖處理器將時(shí)間差參數(shù)傳送至速度計(jì)算器；速度計(jì)算器根據(jù)如下公式計(jì)算出目標(biāo)的速度υ。

本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果是：

由于使用了距離分辨力高的抹香鯨叫聲脈沖，所以距離的測(cè)量精度高；同時(shí)，由于使用了距離分辨力高且多普勒容限大的抹香鯨叫聲脈沖以及結(jié)合兩個(gè)脈沖之間時(shí)間差的方法，所以，能在不受目標(biāo)速度影響的情況下，測(cè)量出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度；另外，由于使用了抹香鯨的叫聲脈沖來(lái)作為目標(biāo)的探測(cè)信號(hào)，所以偽裝性和隱蔽性很強(qiáng)。

附圖說(shuō)明：

圖1示出本發(fā)明中所述目標(biāo)距離和速度探測(cè)的原理圖。

圖2示出本發(fā)明中所述抹香鯨叫聲脈沖庫(kù)A集合。

圖3示出本發(fā)明中所述目標(biāo)探測(cè)脈沖發(fā)射的示意圖。

具體實(shí)施方式

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用抹香鯨叫聲脈沖的目標(biāo)距離和速度探測(cè)方法與裝置。

本發(fā)明由信號(hào)發(fā)射器5和信號(hào)接收器11組成；

進(jìn)一步地，信號(hào)發(fā)射器5由抹香鯨叫聲脈沖庫(kù)A集合1、脈沖隨機(jī)摘取器2、脈沖發(fā)射器3和聲源4組成；

進(jìn)一步地，信號(hào)接收器11由水聽器7、脈沖處理器8、距離計(jì)算器9和速度計(jì)算器10組成；

水下目標(biāo)距離測(cè)量方法如下：

首先從抹香鯨原始叫聲序列里摘取出所有的叫聲脈沖，然后，篩選出距離分辨力高多普勒容限大的叫聲脈沖，然后，再對(duì)這些脈沖進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算，將每?jī)蓚€(gè)互相關(guān)性小的脈沖分為一組，例如圖2所示，在圖2中，脈沖12和脈沖13、以及脈沖14和脈沖15的互相關(guān)性小，它們分別組成第1組16和第N組17；最后，由這N組脈沖組成抹香鯨叫聲脈沖庫(kù)A集合1；

進(jìn)一步地，當(dāng)對(duì)目標(biāo)的距離和速度實(shí)施一次測(cè)量時(shí)，脈沖隨機(jī)摘取器2從鯨叫聲脈沖庫(kù)A集合1中隨機(jī)選取一組脈沖發(fā)送給脈沖發(fā)射器3；

進(jìn)一步地，脈沖發(fā)射器3按一定的時(shí)間差T_n(n＝1,2,…,N)，如圖3所示，將這一組脈沖中的第一個(gè)脈沖在t₁時(shí)刻經(jīng)聲源4發(fā)射出去，同時(shí)將這一組脈沖中的第二個(gè)脈沖在t₂時(shí)刻經(jīng)聲源4發(fā)射出去；與此同時(shí)，脈沖發(fā)射器3將所發(fā)射出去的這一組脈沖信號(hào)以及t₁和t₂時(shí)刻參數(shù)傳送至脈沖處理器8，并同時(shí)將時(shí)間差T_n傳送至距離計(jì)算器9和速度計(jì)算器10；

進(jìn)一步地，脈沖信號(hào)經(jīng)目標(biāo)6發(fā)射后，經(jīng)水聽器7接收到回波信號(hào)；水聽器7再將接收到的回波信號(hào)傳送至脈沖處理器8；

進(jìn)一步地，脈沖處理器8接收水聽器傳來(lái)的回波信號(hào)，并記錄下兩個(gè)脈沖到達(dá)的時(shí)間t₃和t₄，然后對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行去噪，然后以脈沖發(fā)射器3傳送過(guò)來(lái)的一組脈沖為參考脈沖，與水聽器7傳送來(lái)的一組脈沖進(jìn)行自相關(guān)計(jì)算，并計(jì)算兩個(gè)脈沖自相關(guān)峰值之間的時(shí)間差

進(jìn)一步地，脈沖處理器8將時(shí)間參數(shù)t₃和t₄傳送至距離計(jì)算器9；距離計(jì)算器9根據(jù)如下公式計(jì)算出目標(biāo)的距離R，其中，c為聲波在水中的傳播速度；

水下目標(biāo)速度測(cè)量方法如下：

進(jìn)一步地，脈沖處理器8將時(shí)間差參數(shù)傳送至速度計(jì)算器10；速度計(jì)算器10根據(jù)如下公式計(jì)算出目標(biāo)的速度υ；

本發(fā)明中，由于使用了距離分辨力高的抹香鯨叫聲脈沖，所以距離的測(cè)量精度高；同時(shí)，由于使用了距離分辨力高且多普勒容限大的抹香鯨叫聲脈沖以及結(jié)合兩個(gè)脈沖之間時(shí)間差的方法，所以，能在不受目標(biāo)速度影響的情況下，測(cè)量出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度；另外，由于使用了抹香鯨的叫聲脈沖來(lái)作為目標(biāo)的探測(cè)信號(hào)，所以偽裝性和隱蔽性很強(qiáng)。

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種利用抹香鯨叫聲脈沖的目標(biāo)距離和速度探測(cè)方法與裝置。

本發(fā)明由信號(hào)發(fā)射器5和信號(hào)接收器11組成；

進(jìn)一步地，信號(hào)發(fā)射器5由抹香鯨叫聲脈沖庫(kù)A集合1、脈沖隨機(jī)摘取器2、脈沖發(fā)射器3和聲源4組成；

進(jìn)一步地，信號(hào)接收器11由水聽器7、脈沖處理器8、距離計(jì)算器9和速度計(jì)算器10組成；

水下目標(biāo)距離測(cè)量方法如下：

首先從抹香鯨原始叫聲序列里摘取出所有的叫聲脈沖，然后，篩選出距離分辨力高多普勒容限大的叫聲脈沖，然后，再對(duì)這些脈沖進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算，將每?jī)蓚€(gè)互相關(guān)性小的脈沖分為一組，例如圖2所示，在圖2中，脈沖12和脈沖13、以及脈沖14和脈沖15的互相關(guān)性小，它們分別組成第1組16和第N組17；最后，由這N組脈沖組成抹香鯨叫聲脈沖庫(kù)A集合1；

進(jìn)一步地，當(dāng)對(duì)目標(biāo)的距離和速度實(shí)施一次測(cè)量時(shí)，脈沖隨機(jī)摘取器2從鯨叫聲脈沖庫(kù)A集合1中隨機(jī)選取一組脈沖發(fā)送給脈沖發(fā)射器3；

進(jìn)一步地，脈沖發(fā)射器3按一定的時(shí)間差T_n(n＝1,2,…,N)，如圖3所示，將這一組脈沖中的第一個(gè)脈沖在t₁時(shí)刻經(jīng)聲源4發(fā)射出去，同時(shí)將這一組脈沖中的第二個(gè)脈沖在t₂時(shí)刻經(jīng)聲源4發(fā)射出去；與此同時(shí)，脈沖發(fā)射器3將所發(fā)射出去的這一組脈沖信號(hào)以及t₁和t₂時(shí)刻參數(shù)傳送至脈沖處理器8，并同時(shí)將時(shí)間差T_n傳送至距離計(jì)算器9和速度計(jì)算器10；

進(jìn)一步地，脈沖信號(hào)經(jīng)目標(biāo)6發(fā)射后，經(jīng)水聽器7接收到回波信號(hào)；水聽器7再將接收到的回波信號(hào)傳送至脈沖處理器8；

進(jìn)一步地，脈沖處理器8接收水聽器傳來(lái)的回波信號(hào)，并記錄下兩個(gè)脈沖到達(dá)的時(shí)間t₃和t₄，然后對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行去噪，然后以脈沖發(fā)射器3傳送過(guò)來(lái)的一組脈沖為參考脈沖，與水聽器7傳送來(lái)的一組脈沖進(jìn)行自相關(guān)計(jì)算，并計(jì)算兩個(gè)脈沖自相關(guān)峰值之間的時(shí)間差

進(jìn)一步地，脈沖處理器8將時(shí)間參數(shù)t₃和t₄傳送至距離計(jì)算器9；距離計(jì)算器9根據(jù)如下公式計(jì)算出目標(biāo)的距離R，其中，c為聲波在水中的傳播速度；

水下目標(biāo)速度測(cè)量方法如下：

進(jìn)一步地，脈沖處理器8將時(shí)間差參數(shù)傳送至速度計(jì)算器10；速度計(jì)算器10根據(jù)如下公式計(jì)算出目標(biāo)的速度υ；

本發(fā)明中，由于使用了距離分辨力高的抹香鯨叫聲脈沖，所以距離的測(cè)量精度高；同時(shí)，由于使用了距離分辨力高且多普勒容限大的抹香鯨叫聲脈沖以及結(jié)合兩個(gè)脈沖之間時(shí)間差的方法，所以，能在不受目標(biāo)速度影響的情況下，測(cè)量出目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度；另外，由于使用了抹香鯨的叫聲脈沖來(lái)作為目標(biāo)的探測(cè)信號(hào)，所以偽裝性和隱蔽性很強(qiáng)。