基于快速正交搜索算法的被动声纳浮标目标方位估计
发布时间：2021-10-14 17:06
声纳浮标是用于探测和识别水下移动目标的重要手段,被广泛应用于航空反潜领域。DIFAR（Directional Frequency Analysis and Recording）浮标就是一种典型的声纳浮标,也被称为被动定向浮标,应用于目标的初始定位。AN/SSQ-53系列声纳浮标作为DIFAR浮标的一种,是由三个声传感器集成的小型基阵,包括一个全向水听器和一对正交偶极子,其中全向水听器提供接收信号的全向声压信息,正交偶极子提供接收信号的方向信息,使其可以对目标进行方位估计。这三个声传感器分别构成三个相互独立的声信号通道:全向通道、正弦通道和余弦通道。论文介绍了DIFAR浮标目标方位估计的两种方法:FFT/B-Scan和FOS/B-Scan,通过仿真对比得出,在一定条件下FOS/B-Scan算法比FFT/B-Scan算法在目标方位估计方面性能更佳。
【文章来源】：舰船电子工程. 2019,39(01)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
DIFAR浮标三个水听器的几何学结构［5］对信号x(t)作离散傅里叶变换：
浮标在水中的方向是随机的，故它还包含一个罗盘用来感知自身方向。浮标在水中还会产生自转，需要罗盘对传感器检测的目标方位进行纠正。DIFAR浮标通常采用FFT/B-Scan法进行目标方位估计，该方法通过对每个通道的数据进行傅里叶变换，采用反正切计算就可以得到目标的方位估计，因为该方法是基于FFT的，故它有一个很明显的缺点就是当两个目标的频率靠的很近时（FFT无法区分这两个频率），无法准确地对接收到的信号进行方位估计，而FOS算法就能有效地解决这一问题。摇摆臂陶瓷晶片全向弯曲晶片图1DIFAR浮标水下接收部分纵向截面示意图2FFT/B-Scan算法图2给出了DIFAR浮标水听器偶极子结构。假设在角度θ有一声源，三个水听器的输出分别为xo(t)=y(t)+no(t)xs(t)=xo(t)sinθ+ns(t)（1）xc(t)=xo(t)cosθ+nc(t)其中下标o、s、c分别代表全向通道、正弦通道和余弦通道。no(t)、ns(t)、nc(t)是各通道的噪声，对上述三个通道的输出信号求其互功率谱密度，进而求得入射方位角θ。声源正弦偶极子余弦偶极子图2DIFAR浮标三个水听器的几何学结构［5］对信号x(t)作离散傅里叶变换：X(k)=1Nn=0N-1x(n)e-2πjknN（2）即三个通道的信号xo(k)、xs(k)、xc(k)分别进行DFT得到Xo(k)、Xs(k)、Xc(k)。通过下式可求得功率谱密度（PSD）：Φ(k)=X(k)X(k)*=X||(k)2（3）上式中“*”代表复共轭。得到各个通道的功率谱估计分别为Φoo=XoX*oΦss=XsX*s（4）Φcc=XcX*c类似的各通道
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于快速正交搜索算法的非线性预测控制[J]. 张燕,申森. 化工自动化及仪表. 2014(11)
[2]一种新的双DIFAR浮标目标定位方法[J]. 陶林伟,王英民. 计算机工程与应用. 2011(26)
[3]一种新的单枚被动定向浮标目标定位方法[J]. 陶林伟,王英民. 兵工学报. 2011(03)
[4]机载声呐浮标和吊放声呐[J]. 蓉竹. 现代军事. 2006(01)
本文编号：3436519
【文章来源】：舰船电子工程. 2019,39(01)
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
DIFAR浮标三个水听器的几何学结构［5］对信号x(t)作离散傅里叶变换：
浮标在水中的方向是随机的，故它还包含一个罗盘用来感知自身方向。浮标在水中还会产生自转，需要罗盘对传感器检测的目标方位进行纠正。DIFAR浮标通常采用FFT/B-Scan法进行目标方位估计，该方法通过对每个通道的数据进行傅里叶变换，采用反正切计算就可以得到目标的方位估计，因为该方法是基于FFT的，故它有一个很明显的缺点就是当两个目标的频率靠的很近时（FFT无法区分这两个频率），无法准确地对接收到的信号进行方位估计，而FOS算法就能有效地解决这一问题。摇摆臂陶瓷晶片全向弯曲晶片图1DIFAR浮标水下接收部分纵向截面示意图2FFT/B-Scan算法图2给出了DIFAR浮标水听器偶极子结构。假设在角度θ有一声源，三个水听器的输出分别为xo(t)=y(t)+no(t)xs(t)=xo(t)sinθ+ns(t)（1）xc(t)=xo(t)cosθ+nc(t)其中下标o、s、c分别代表全向通道、正弦通道和余弦通道。no(t)、ns(t)、nc(t)是各通道的噪声，对上述三个通道的输出信号求其互功率谱密度，进而求得入射方位角θ。声源正弦偶极子余弦偶极子图2DIFAR浮标三个水听器的几何学结构［5］对信号x(t)作离散傅里叶变换：X(k)=1Nn=0N-1x(n)e-2πjknN（2）即三个通道的信号xo(k)、xs(k)、xc(k)分别进行DFT得到Xo(k)、Xs(k)、Xc(k)。通过下式可求得功率谱密度（PSD）：Φ(k)=X(k)X(k)*=X||(k)2（3）上式中“*”代表复共轭。得到各个通道的功率谱估计分别为Φoo=XoX*oΦss=XsX*s（4）Φcc=XcX*c类似的各通道
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于快速正交搜索算法的非线性预测控制[J]. 张燕,申森. 化工自动化及仪表. 2014(11)
[2]一种新的双DIFAR浮标目标定位方法[J]. 陶林伟,王英民. 计算机工程与应用. 2011(26)
[3]一种新的单枚被动定向浮标目标定位方法[J]. 陶林伟,王英民. 兵工学报. 2011(03)
[4]机载声呐浮标和吊放声呐[J]. 蓉竹. 现代军事. 2006(01)
本文编号：3436519
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