專利名稱：一種目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析的dsp實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)及定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定位跟蹤系統(tǒng)，確切的說，是一種水下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的定位跟蹤分析 系統(tǒng)，本發(fā)明同時(shí)公開了該系統(tǒng)的定位方法。
背景技術(shù)：
聲納是水下目標(biāo)定位的常用設(shè)備，被動(dòng)聲納常用定位的方法為三點(diǎn)式被動(dòng)定位 法，即通過估計(jì)波陣面到達(dá)各基元的時(shí)延差，獲得目標(biāo)距離與方位的估計(jì)，其測(cè)距精度主要 取決于時(shí)延估計(jì)精度、基陣孔徑和安裝精度。該方法雖已在實(shí)際工程中得到應(yīng)用，但由于基 陣孔徑的限制和海洋傳播信道的復(fù)雜性，精密時(shí)延測(cè)量難以實(shí)現(xiàn)，使該方法的定位性能和 探測(cè)距離有很大的局限性，難以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程定位。目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析(TMA)是繼三子陣定位法之 后發(fā)展起來的一種定位與跟蹤方法，引起國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注，并呈現(xiàn)出極大的發(fā)展?jié)摿?，?一種解決遠(yuǎn)距離定位和跟蹤問題的有效方法，但TMA觀測(cè)量的有效獲取和TMA估計(jì)器的有 效實(shí)現(xiàn)仍存在問題。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定，快速定位跟蹤的系 統(tǒng)，本發(fā)明同時(shí)公開了該系統(tǒng)的定位方法。
技術(shù)方案本發(fā)明采用如下技術(shù)手段加以實(shí)現(xiàn)
一種目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析的DSP實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)字信號(hào)處理器、傳感器陣 列和主機(jī)，數(shù)字信號(hào)處理器包括DSP處理芯片、FLASH、SRAM、內(nèi)置多通道AD變換器和PCI總 線接口 ；傳感器陣列包括一個(gè)8元線列陣，傳感器陣列通過數(shù)字信號(hào)處理器的內(nèi)置AD變換 器與數(shù)字信號(hào)處理器相連，數(shù)字信號(hào)處理器通過PCI接口與主機(jī)連接。
所述的傳感器陣列還包括前置處理器，前置處理器連接8元線列陣。
一種目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析的DSP實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定位方法，包括如下步驟
1)8元線列陣獲取水下目標(biāo)的噪聲信號(hào)，由前置處理器進(jìn)行濾波、放大；
2)經(jīng)過處理的信號(hào)送入數(shù)字信號(hào)處理器的內(nèi)置AD變換器，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；
3)數(shù)字信號(hào)處理器的DSP芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，執(zhí)行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析算法完成對(duì)目 標(biāo)位置、航向和速度的估計(jì)；
4)數(shù)字信號(hào)處理器將演算的結(jié)果傳遞給主機(jī)由主機(jī)進(jìn)行參數(shù)輸出和目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌 跡顯示。
所述的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析包括如下步驟
I)根據(jù)傳感器陣列采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間信號(hào)處理；
2)估計(jì)寬帶信號(hào)的方位；
3)進(jìn)行低頻線譜檢測(cè)、線譜判決、線譜跟蹤；
4)利用方位與頻率觀測(cè)量進(jìn)行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)。
入射信號(hào)為平面波，目標(biāo)相對(duì)于接收陣勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程為
X (t) =x0+vxt
y (t) =y0+vyt
定義目標(biāo)參數(shù)矢量為# = [%，、V,.]，其中(Χ(1，Υ(1)代表目標(biāo)起始時(shí)刻的位置，(vx, Vy)為目標(biāo)相對(duì)于接收陣的運(yùn)動(dòng)速度，L為目標(biāo)靜止時(shí)的信號(hào)頻率，則方位觀測(cè)方程為
權(quán)利要求
1.一種目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析的DSP實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)字信號(hào)處理器、傳感器陣列和主機(jī)，數(shù)字信號(hào)處理器包括DSP處理芯片、FLASH、SRAM、內(nèi)置多通道AD變換器和PCI總線接口 ；傳感器陣列包括一個(gè)8元線列陣，傳感器陣列通過數(shù)字信號(hào)處理器的內(nèi)置AD變換器與數(shù)字信號(hào)處理器相連，數(shù)字信號(hào)處理器通過PCI接口與主機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析的DSP實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于所述的傳感器陣列還包括前置處理器，前置處理器連接8元線列陣。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析的DSP實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定位方法，其特征在于 包括如下步驟1)8元線列陣獲取水下目標(biāo)的噪聲信號(hào)，由前置處理器進(jìn)行濾波、放大；2)經(jīng)過處理的信號(hào)送入數(shù)字信號(hào)處理器的內(nèi)置AD變換器，進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；3)數(shù)字信號(hào)處理器的DSP芯片對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，執(zhí)行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析算法完成對(duì)目標(biāo)位置、航向和速度的估計(jì)；4)數(shù)字信號(hào)處理器將計(jì)算的結(jié)果傳遞給主機(jī)由主機(jī)進(jìn)行參數(shù)輸出和目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡顯/Jn ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的定位方法，其特征在于所述的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析包括如下步驟1)根據(jù)傳感器陣列采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間信號(hào)處理；2)估計(jì)寬帶信號(hào)的方位；3)進(jìn)行低頻線譜檢測(cè)、線譜判決、線譜跟蹤；4)利用方位與頻率觀測(cè)量進(jìn)行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析的DSP實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于包括數(shù)字信號(hào)處理器、傳感器陣列和主機(jī)，數(shù)字信號(hào)處理器包括DSP處理芯片、FLASH、SRAM、內(nèi)置多通道AD變換器和PCI總線接口；所述的傳感器陣列還包括前置處理器，前置處理器連接傳感器線列陣。本發(fā)明同時(shí)公開了該DSP實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的定位方法。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，實(shí)現(xiàn)了傳感器陣列信號(hào)的采集，寬帶陣列信號(hào)目標(biāo)方位估計(jì)，低頻線譜檢測(cè)、判決和跟蹤，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)等多項(xiàng)功能，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤。解決了低頻線譜的實(shí)時(shí)檢測(cè)與跟蹤；寬帶信號(hào)精確測(cè)向；TMA估計(jì)收斂速度慢、性能不穩(wěn)定；以及TMA估計(jì)的快速實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)等技術(shù)難點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S15/06GK102998669SQ20121046002
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者毛衛(wèi)寧, 錢進(jìn) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)