【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于水聲探測以及聲納，具體涉及一種雙頻比相水聲測距方法。
技術介紹
1、現有傳統的水聲測距方法包括時間延遲測量和多普勒效應測距等，它們通常依賴于聲波在水中傳播的時間差來確定目標的距離，這些方法通常存在分辨率限制、占空比導致測量盲區較大、多徑效應和環境噪聲導致信號畸變的問題，影響測距的精度。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供了一種雙頻比相水聲測距方法，能夠提升測距精度。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術是這樣實現的。
3、一種雙頻比相水聲測距方法，該方法包括：
4、步驟1：聲吶發射機向目標發射雙頻連續波信號，聲吶接收機接收目標回波；
5、步驟2：針對目標回波的一幀數據，尋找功率譜中幅值最大和次大的兩條線譜峰值，并獲取頻率差；根據頻率差范圍和幅值門限，對兩條線譜峰值進行可用性確認；
6、步驟3：比較兩條線譜峰值的峰值點對應的相位，通過相位差確定當前幀的目標距離。
7、優選地，所述步驟2中，在尋找兩條線譜峰值之前，進一步濾除帶外干擾：記第i幀目標回波的功率譜為pi(k)，k為頻率，將功率譜pi(k)最大峰值對應的頻率記為kmax，置零功率譜pi(k)中pi(kmax-th,kmax-th+1,…,kmax,…,kmax+th-1,kmax+th)之外的值，以消除帶外干擾；th表示設置的消除帶外干擾范圍的半長度。
8、優選地，步驟2中，所述頻率差范圍為(fd-fth/2,fd+fth
9、優選地，fth設置為2hz。
10、優選地，步驟3中，所述通過相位差確定當前幀目標距離為：通過目標回波雙頻相位差與目標距離的關系式，將當前幀對應的相位差代入所述關系式，獲得當前幀的目標距離。
11、優選地，所述目標回波雙頻頻差與距離的關系式為：
12、
13、其中，ri為當前幀i的目標距離，為目標回波的雙頻相位差，c為水中聲速，f0和f1為聲吶發射機向目標發射雙頻連續波信號的兩個頻率。
14、優選地，步驟2中，如果從功率譜中提取的線譜峰數量小于或等于2，則認為當前幀無法獲取正確的雙頻回波，進入下一幀的處理。
15、優選地，步驟2中，如果根據頻率差范圍和幅值門限判定當前幀數據不符合頻率差和幅值要求，則認為當前幀無法獲取正確的雙頻回波，進入下一幀的處理。
16、優選地，步驟3之后，該方法進一步包括：經多幀處理后進行擬合插值得到各個時刻的目標距離。
17、有益效果：
18、(1)本專利技術利用連續波體制聲吶設備配合多頻比相技術進行目標測距，由于相位測量的精度高于時間延遲測量，有效減小了多路徑效應的影響；采用雙頻信號的相位差對隨機噪聲的敏感度較低，有效減小噪聲的影響；因此本專利技術能夠顯著提升測距的準確性和可靠性，尤其適合水中近程測距場合使用。
19、(2)使用單個發射機和接收機實現雙頻比相測距功能，設備不復雜，容易實現。
20、(3)本專利技術以雙頻連續波信號的頻差與聲吶接收機系統采樣頻率分辨率的商構造頻率差范圍，保證距離計算所依據的線譜峰是發射雙頻信號的回波，而非噪聲等非目標尖峰，從而提升測距的準確性。
21、(4)在一優選實施例中，本專利技術通過多幀測量，進行擬合插值得到各個時刻的目標距離，從而實現對目標軌跡的追蹤。
22、(5)在一優選實施例中，增加了濾除帶外干擾的操作，從而減少數據處理量。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種雙頻比相水聲測距方法，其特征在于，該方法包括：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中，在尋找兩條線譜峰值之前，進一步濾除帶外干擾：記第i幀目標回波的功率譜為Pi(k)，k為頻率，將功率譜Pi(k)最大峰值對應的頻率記為kmax，置零功率譜Pi(k)中Pi(kmax-TH,kmax-TH+1,…,kmax,…,kmax+TH-1,kmax+TH)之外的值，以消除帶外干擾；TH表示設置的消除帶外干擾范圍的半長度。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2中，所述頻率差范圍為(fd-fth/2,fd+fth/2)；其中，fth為設定的頻率差范圍的長度；fd為所發射的雙頻連續波信號的頻差與聲吶接收機系統采樣頻率分辨率的商。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，fth設置為2Hz。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3中，所述通過相位差確定當前幀目標距離為：通過目標回波雙頻相位差與目標距離的關系式，將當前幀對應的相位差代入所述關系式，獲得當前幀的目標距離。
6.如權利要求5所述的方法，其
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2中，如果從功率譜中提取的線譜峰數量小于或等于2，則認為當前幀無法獲取正確的雙頻回波，進入下一幀的處理。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2中，如果根據頻率差范圍和幅值門限判定當前幀數據不符合頻率差和幅值要求，則認為當前幀無法獲取正確的雙頻回波，進入下一幀的處理。
9.如權利要求1-8任意一項所述的方法，其特征在于，步驟3之后，該方法進一步包括：經多幀處理后進行擬合插值得到各個時刻的目標距離。
...【技術特征摘要】
1.一種雙頻比相水聲測距方法，其特征在于，該方法包括：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2中，在尋找兩條線譜峰值之前，進一步濾除帶外干擾：記第i幀目標回波的功率譜為pi(k)，k為頻率，將功率譜pi(k)最大峰值對應的頻率記為kmax，置零功率譜pi(k)中pi(kmax-th,kmax-th+1,…,kmax,…,kmax+th-1,kmax+th)之外的值，以消除帶外干擾；th表示設置的消除帶外干擾范圍的半長度。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2中，所述頻率差范圍為(fd-fth/2,fd+fth/2)；其中，fth為設定的頻率差范圍的長度；fd為所發射的雙頻連續波信號的頻差與聲吶接收機系統采樣頻率分辨率的商。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，fth設置為2hz。
5...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳韶華，李家旺，趙冬艷，唐萬李，汶宏剛，
申請(專利權)人：宜昌測試技術研究所，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。