一种基于分步相关的水声扩频信号检测方法技术

本发明专利技术的一种基于分步相关的水声扩频信号检测方法，属于水声定位技术领域。方法包括以下步骤：将换能器接收到的水声扩频信号进行处理，将输出的结果存储到输入信号数字队列中；分别与两路频率与扩频信号载波频率相同，相位差90°的余弦信号逐点相乘，进行积分求和，得到两路码元值队列；将两路码元值队列分别以码元宽度为间隔进行抽样，与码元值逐点乘累加，乘累加结果进行平方求和再开平方，存入输出队列中；对每个码元的输出队列进行门限检测，从而进行判断是否检测到水声扩频信号。本发明专利技术所需的存储空间、运算量显著减少，且在同样检测门限下，与拷贝相关器检测性能相同，均为线性最优检测器，实现低信噪比条件下水声扩频信号的检测功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于分步相关的水声扩频信号检测方法
本专利技术涉及一种基于分步相关的水声扩频信号检测方法，属于水声定位

技术介绍
在水声定位领域中，需要测量待定位目标与多个参考点之间的水声信号传播时间或时间差来实现定位功能。进行传播时间测量时首先需要从噪声背景中检测到目标发出的水声信号。在传统定位系统中，目标发射的水声信号以单频和线性调频脉冲信号为主，多个目标之间使用频分方案进行区分，频带利用率不高。由于水声扩频信号可采用多个相互正交的伪随机码生成，这些扩频信号的自相关值较高，而互相关性较弱，具有良好的抗多址干扰特性。多个目标可以同时占用一段频带发射信号而互不干扰，具有频带利用率高的优点，已经在水声定位领域已开始逐步应用。检测水声扩频信号的经典方法是使用拷贝相关器。这种方法将整个水声扩频信号波形存储为拷贝相关器的参考样本，通过与接收信号实时滑动相关来进行检测。这种检测方法利用了整个扩频信号的时间增益，是最优线性检测器。但扩频信号较长，扩频码数量较多时，其耗费的存储空间和运算量很大。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分步相关的水声扩频信号检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/nS100、将换能器接收到的水声扩频信号进行放大、滤波、采样和量化，将输出的结果存储到输入信号数字队列中；/nS200、将接收信号数字队列分别与两路频率与扩频信号载波频率相同，相位差90°的余弦信号逐点相乘，然后按扩频码元宽度的长度进行积分求和，得到两路码元值队列，实现第一步相关，即波形相关功能；/nS300、将两路码元值队列分别以码元宽度为间隔进行抽样，与本地存储的码元值进行逐点乘累加，两路码元的乘累加结果进行平方求和运算再开平方，得到对应这个码元的当前时刻的相关包络输出值，存入输出队列中，实现第二步相关，即码元...

【技术特征摘要】
1.一种基于分步相关的水声扩频信号检测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100、将换能器接收到的水声扩频信号进行放大、滤波、采样和量化，将输出的结果存储到输入信号数字队列中；
S200、将接收信号数字队列分别与两路频率与扩频信号载波频率相同，相位差90°的余弦信号逐点相乘，然后按扩频码元宽度的长度进行积分求和，得到两路码元值队列，实现第一步相关，即波形相关功能；
S300、将两路码元值队列分别以码元宽度为间隔进行抽样，与本地存储的码元值进行逐点乘累加，两路码元的乘累加结果进行平方求和运算再开平方，得到对应这个码元的当前时刻的相关包络输出值，存入输出队列中，实现第二步相关，即码元相关功能；
S400、对每个码元的输出队列进行门限检测，当输出数值大于或等于检测门限时，认为检测到对应当前扩频码的水声扩频信号；当输出数值小于检测门限时，认为无对应当前扩频码的水声扩频信号，从而实现检测功能。


2.根据权利要求1所述的一种基于分步相关的水声扩频信号检测方法，其特征在于，在S100中，具体的，将换能器接收到的水声扩频信号进行放大、滤波、采样和量化，其采样频率fs，采样频率fs需大于或等于4倍的扩频信号载波频率f，即：
fs≥4f
将k时刻的采样信号y(k)存入输入信号数字队列中。


3.根据权利要求1所述的一种基于分步相关的水声扩频信号检测方法，其特征在于，在S200中，具体的，将k时刻的采样信号y(k)与两路频率与扩频信号载波频率相同，相位差90°的余弦信号cos(2πfk/fs)和sin(2πfk/fs)相乘，获得乘积I(k)和Q(k)；
乘积I(k)：
I(k)＝y(k)×cos(2πfk/fs)
余弦信号cos(2πfk/fs)和sin(2πfk/fs)通过保存一个周期正余弦表产生；
对乘积I(k)做长度为一个码元宽度Ncs点的积分，即从k时刻开始,共求Ncs个点的和，即求从I(k)到I(k+Ncs-1)累加，和记为sumI(k)：



再计算第一个值：



之后，将上式进一步优化成：
sumI(k)＝sumI(k...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晋晋，齐滨，孙嘉诚，邹男，邱龙皓，付进，张光普，王逸林，梁国龙，王燕，孙思博，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23