基于运动声源的水下声学基阵通道间相位一致性校准方法技术

基于运动声源的水下声学基阵通道间相位一致性校准方法，涉及一种水下声学基阵通道间相位一致性的外场校准方法，属于参数估计领域。解决了外场条件下水下基阵通道间相位校准时，由于声源位置不准确，导致基阵通道间相位校准精度差的问题。本发明专利技术利用单运动声源，发送宽带信号，利用测试船的实时位置坐标和水下声学基阵的实时位置坐标求得测试船方位信息，从而求得水下基阵通道间真实的相位差作为参考，进而得到通道间的相位差偏差值，从而对于对各探测通道接收的信号进行校准。本发明专利技术主要对水下声学基阵通道间相位进行校准。

Calibration method of phase consistency between channels of underwater acoustic array based on moving sound source

【技术实现步骤摘要】
基于运动声源的水下声学基阵通道间相位一致性校准方法
本专利技术专利涉及一种水下声学基阵通道间相位一致性的外场校准方法，属于参数估计领域。
技术介绍
四元十字阵具有测向能力，四元十字阵为水下基阵的一种具体表现形式，但是水下基阵的通道间存在相位差时，将导致方位估计结果变差，因此，有必要对基阵通道间的相位差进行校准。通常而言，如果已知声源与四元十字阵的相对位置，则可以获得声源相对于四元十字阵的方位。但是基阵通道间相位差校准在水池难以满足自由场条件，在低频条件下尤为明显；而在外场条件下声源通常由船上拖曳使用，声源与船之间是软连接，难以用GPS测得其声源精确位置，因而，也难以得到声源相对于四元十字阵的方位、及该方位对应的阵元间相位差校准的参考值。故，以上问题亟需解决。
技术实现思路
本专利技术是为了解决外场条件下水下基阵通道间相位校准时，由于声源位置不准确，导致基阵通道间相位校准精度差的问题，本专利技术提供了一种基于运动声源的水下声学基阵通道间相位一致性校准方法。基于运动声源的水下声学基阵通道间相位一致性校准方法，该校本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于运动声源的水下声学基阵通道间相位一致性校准方法，该校准方法是基于声源发射系统(1)和接收系统(2)实现的；/n声源发射系统(1)包括测试船(1-1)、1号GPS(1-2)和低频声源(1-3)；所述1号GPS(1-2)固定在测试船(1-1)上，低频声源(1-3)吊放在测试船(1-1)的船尾；/n接收系统(2)包括浮标(2-1)、2号GPS(2-2)、水下声学基阵(2-3)和罗经(2-4)；2号GPS(2-2)固定在浮标(2-1)上方，水下声学基阵(2-3)吊装在浮标(2-1)下方，罗经(2-4)固定在水下声学基阵(2-3)上；/n水下声学基阵(2-3)包括多个阵元；/n其特征在于，该校准...

【技术特征摘要】
1.基于运动声源的水下声学基阵通道间相位一致性校准方法，该校准方法是基于声源发射系统(1)和接收系统(2)实现的；
声源发射系统(1)包括测试船(1-1)、1号GPS(1-2)和低频声源(1-3)；所述1号GPS(1-2)固定在测试船(1-1)上，低频声源(1-3)吊放在测试船(1-1)的船尾；
接收系统(2)包括浮标(2-1)、2号GPS(2-2)、水下声学基阵(2-3)和罗经(2-4)；2号GPS(2-2)固定在浮标(2-1)上方，水下声学基阵(2-3)吊装在浮标(2-1)下方，罗经(2-4)固定在水下声学基阵(2-3)上；
水下声学基阵(2-3)包括多个阵元；
其特征在于，该校准方法包括如下步骤：
S1、在水下测试环境内布设声源发射系统(1)和接收系统(2)，使水下声学基阵(2-3)以锚定的方式固定在水底，测试船(1-1)在水面作匀速直线运动，且其测试船(1-1)相对于水下声学基阵(2-3)的最近通过距离为10倍水深；
S2、使低频声源(1-3)发射声源信号，水下声学基阵(2-3)根据接收的声源信号和罗经(2-4)所测水下声学基阵(2-3)的航向信息对低频声源(1-3)进行实时方位估计，获得n个时刻下的低频声源(1-3)相对于水下声学基阵(2-3)的方位估计值，同时，通过1号GPS(1-2)测量测试船(1-1)的实时位置坐标，通过2号GPS(2-2)测量水下声学基阵(2-3)的实时位置坐标；
S3、利用测试船(1-1)的实时位置坐标和水下声学基阵(2-3)的实时位置坐标，获得n个时刻下的测试船(1-1)相对于水下声学基阵(2-3)的方位实际值；
S4、利用n个时刻下的低频声源(1-3)相对于水下声学基阵(2-3)的方位估计值和n个时刻下的测试船(1-1)相对于水下声学基阵(2-3)的方位实际值，获得n个时刻下的低频声源(1-3)相对于水下声学基阵(2-3)方位的实际值；
S5、利用每个时刻下的罗经(2-4)采集的航向信息和低频声源(1-3)相对于水下声学基阵(2-3)方位的实际值，获得每个时刻下的水下声学基阵(2-3)各探测通道之间各频点处的参考相位差；
S6、对每个时刻下的水下声学基阵(2-3)各探测通道接收的声源信号的时域波形数据分别进行傅里叶变换，获得每个时刻下的水下声学基阵(2-3)各探测通道之间各频点处的实际相位差；
S7、利用每个时刻下的水下声学基阵(2-3)各探测通道之间各频点处的实际相位差减去与其对应的时刻下的各探测通道之间各频点处的参考相位差作差，获得水下声学基阵(2-3)在每个时刻下的一组各频点处各探测通道之间相位一致性校准误差数据，从而获得n个时刻下的n组各频点处各探测通道之间相位一致性校准误差数据，频点的总个数为L；
S8、对每个频点在n个时刻下的n个相位一致性校准误差数据进行去噪声处理，获得所有频点去噪后的校准数据，并利用所有频点去噪后的校准数据对水下声学基阵(2-3)各探测通道之...

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