水下探测基阵通道间相位一致性校准方法技术

水下探测基阵通道间相位一致性校准方法，属于水下探测基阵声学测试技术领域。本发明专利技术解决了现有水下探测基阵的通道间相位一致性存在偏差时导致方位估计结果准确性差，且多个水下基阵逐一进行通道间一致性校准效率低的问题。本发明专利技术在设置的水下测试环境内，利用多个探测基阵的GPS位置，对声源的位置进行估计，再利用声源位置求取各探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位一致性校准误差数据；然后利用所述相位一致性校准误差数据，实现对多个水下探测基阵通道间相位一致性校准。本发明专利技术适用于多基阵同时进行通道间相位一致性校准。

Calibration method of phase consistency between channels of underwater detection array

【技术实现步骤摘要】
水下探测基阵通道间相位一致性校准方法
本专利技术属于水下探测基阵声学测试
，具体涉及一种水下探测基阵通道间相位一致性校准方法。
技术介绍
具有测向能力的水下探测基阵的每个通道间相位一致性存在误差时，将导致方位估计结果变差，因此，在探测基阵使用前需要对基阵通道间的相位一致性进行校准。但是现有探测基阵通道间相位一致性校准在校准声源信号频率较低时，由于低频声源体积大，采用水池进行校准难以满足自由场的条件，校准的准确率低；若是采用外场环境进行校准，由于低频声源重量大，无法进行固定，且与GPS装置之间只能采用柔性连接，这样导致GPS对水下低频声源定位的准确性明显降低。同时外场探测环境噪声对相位估计具有严重影响，校准结果的信噪比较高；且当需要校准的水下基阵数目较多时，由于采用GPS进行定位，需要根据每个基阵的GPS位置与声源的GPS位置逐个对探测基阵进行声源方位确定，这样进行宽频带校准时，效率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有水下探测基阵的通道间相位一致性存在偏差时导致方位估计结果准确性差，且多个水下基阵逐一进行通道间一致性校准效率低的问题。提出了一种水下探测基阵通道间相位一致性校准方法。本专利技术所述的一种水下探测基阵通道间相位一致性校准方法，该方法具体为：在设置的水下测试环境内，利用多个探测基阵的GPS位置，对声源的位置进行估计，再利用声源位置求取各探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位一致性校准误差数据；然后利用所述相位一致性校准误差数据，实现对多个水下探测基阵通道间相位一致性校准。所述求取探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位一致性校准误差数据的方法具体为：步骤一、在设定的水下测试环境内，布放多个探测基阵和一个声源；每个探测基阵包括多个阵元，每个阵元对应一个探测通道，每个探测基阵还包括GPS装置和罗经；步骤二、令声源发射大功率宽带信号，多个探测基阵联合对声源位置坐标进行估计；步骤三、利用估计获得的声源位置坐标和探测基阵的GPS定位信息，获得声源相对各探测基阵的方位；步骤四、利用罗经采集的航向信息和声源相对各探测基阵的方位，获得每个探测基阵各探测通道之间不同频点处的参考相位差；步骤五、对每个探测基阵各探测通道接收的时域波形数据分别进行傅里叶变换，获得每个探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位差；步骤六、每个探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位差减去与其对应的参考相位差作差，每个探测基阵获得一组不同频点处各探测通道间相位一致性校准误差数据；步骤七、重复执行步骤二到步骤六，直至获得n组相位一致性校准误差数据，对相位一致性校准误差进行去噪声处理，完成每个探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位一致性校准误差数据的求取，n为大于或等于10的整数。进一步地，步骤一所述布放多个探测基阵和一个声源的具体方法为：令声源与多个探测基阵位于同一水平面内或接近同一水平面内。进一步地，步骤四中所述获得每个探测基阵各探测通道之间不同频点处的参考相位差的具体方法为：步骤四一、在探测基阵所在水平面内建立基阵坐标系，利用罗经采集的航向信息，对声源相对于各探测基阵的方位进行修正，获得基阵坐标系内声源相对各探测基阵的相对方位；步骤四二、利用步骤四一获得的相对方位，根据每个探测基阵阵元间的相对位置，获得每个探测基阵各探测通道间接收声源信号的时延差；步骤四三、利用步骤四二获得的时延差，计算获得每个探测基阵各探测通道之间不同频点处的参考相位差。进一步地，步骤七中对每对相位一致性校准误差进行去噪声处理的具体方法为：对每个探测基阵每个频点处的n组数据求算术平均值，实现对每个探测基阵不同频点处各探测通道间相位一致性校准误差数据去噪声。本专利技术采用不依赖GPS定位的方式对声源进行定位，有效的避免了GPS对水下低频声源定位准确性差的问题，通过单声源发射信号利用多个水下探测基阵联合对声源进行定位，实现了同时对多个探测基阵个通道间相位一致性的校准。在校准过程中，先进行基阵各探测通道间相位差的求取，再根据多探测基阵的位置确定声源的位置，利用阵元的相对位置计算获得通道间信号的参考相位差(理论相位差)，再由探测基阵不同通道接收的信号计算通道间不同频点的相位差，获取相位一致性校准误差，并采用求算数平均值的方式对所述相位一致性校准误差数据进行去噪声处理，获得探测基阵中每个探测基阵各探测通道间准确的相位一致性误差，实现同时获得多个探测基阵各探测通道之间的准确相位一致性误差，所述准确相位一致性校准误差可用于对各探测通道接收的信号进行校准，有效的提高了水下探测基阵的方位估计精度和探测能力。附图说明图1是具体实施方式一所述的多水下基阵同时校准的几何配置图。图2为具体实施方式一所述的四元十字阵阵型，图中a为阵元与坐标系中心0点之间的距离值。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种水下探测基阵通道间相位一致性校准方法，该方法具体为：在设置的水下测试环境内，利用多个探测基阵的GPS位置，对声源的位置进行估计，再利用声源位置求取各探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位一致性校准误差数据；然后利用所述相位一致性校准误差数据，实现对多个水下探测基阵通道间相位一致性校准。所述求取探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位一致性校准误差数据的方法具体为：步骤一、在设置的水下测试环境内，布放多个探测基阵和一个声源；每个探测基阵包括多个阵元，每个阵元对应一个探测通道，每个探测基阵还包括GPS装置和罗经；步骤二、令声源发射大功率宽带信号，多个探测基阵联合对声源位置坐标进行估计；步骤三、利用估计获得的声源位置坐标和探测基阵的GPS定位信息，获得声源相对各探测基阵的方位；步骤四、利用罗经采集的航向信息和声源相对各探测基阵的方位，获得每个探测基阵各探测通道之间不同频点处的参考相位差；步骤五、对每个探测基阵各探测通道接收的时域波形数据分别进行傅里叶变换，获得每个探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位差；步骤六、每个探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位差减去与其对应的参考相位差作差，每个探测基阵获得一组不同频点处各探测通道间相位一致性校准误差数据；步骤七、重复执行步骤二到步骤六，直至获得n组相位一致性校准误差数据，对相位一致性校准误差进行去噪声处理，完成每个探测基阵不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.水下探测基阵通道间相位一致性校准方法，其特征在于，该方法具体为：/n在设置的水下测试环境内，利用多个探测基阵的GPS位置，对声源的位置进行估计，再利用声源位置求取各探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位一致性校准误差数据；/n然后利用所述相位一致性校准误差数据，实现对多个水下探测基阵通道间相位一致性校准。/n

【技术特征摘要】
1.水下探测基阵通道间相位一致性校准方法，其特征在于，该方法具体为：
在设置的水下测试环境内，利用多个探测基阵的GPS位置，对声源的位置进行估计，再利用声源位置求取各探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位一致性校准误差数据；
然后利用所述相位一致性校准误差数据，实现对多个水下探测基阵通道间相位一致性校准。


2.根据权利要求1所述水下探测基阵通道间相位一致性校准方法，其特征在于，所述求取探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位一致性校准误差数据的方法具体为：
步骤一、在设定的水下测试环境内，布放多个探测基阵和一个声源；每个探测基阵包括多个阵元，每个阵元对应一个探测通道，每个探测基阵还包括GPS装置和罗经；
步骤二、令声源发射大功率宽带信号，多个探测基阵联合对声源位置坐标进行估计；
步骤三、利用估计获得的声源位置坐标和探测基阵的GPS定位信息，获得声源相对各探测基阵的方位；
步骤四、利用罗经采集的航向信息和声源相对各探测基阵的方位，获得每个探测基阵各探测通道之间不同频点处的参考相位差；
步骤五、对每个探测基阵各探测通道接收的时域波形数据分别进行傅里叶变换，获得每个探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位差；
步骤六、每个探测基阵不同频点处各探测通道之间的相位差减去与其对应的参考相位差作差，每个探测基阵获得一组不同频点处各探测通道间相位一致性校准误差数据；
步骤七、重...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙大军，兰华林，滕婷婷，师俊杰，梅继丹，吕云飞，靳建嘉，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23