水声多普勒估计方法及装置、水声通信方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110247867A(43)申请公布日2019.09.17(21)申请号201910407937.3(22)申请日2019.05.16(71)申请人中国科学院声学研究所地址100190北京市海淀区北四环西路21号(72)发明人鄢社锋徐立军(74)专利代理机构北京众元弘策知识产权代理事务所(普通合伙)11462代理人宋磊周达(51)Int.Cl.H04L27/00(2006.01)H04L27/26(2006.01)H04B13/02(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图6页(54)发明名称水声多普勒估计方法及装置、水声通信方法及系统(57)摘要本发明涉及水声领域，特别涉及基于双曲调频信号的水声多普勒估计方法及装置、通信方法及系统。本发明在发射端发两段双曲调频信号，在接收端用第一段双曲调频信号的匹配滤波输出与第二段双曲调频信号的匹配滤波输出进行重相关，从而得到第一段双曲调频信号的匹配滤波输出和第二段双曲调频信号的整体相对时移，进而估计出多普勒因子。该方法在保持传统的基于双曲调频信号的多普勒估计方法的优点的基础上，降低了其在实际的时变多径水声信道中的估计误差，提高了估计的稳健性。该方法可用于多种需要进行多普勒估计的水声系统，具有广泛应用前景。CN110247867ACN110247867A权利要求书1/3页1.一种基于双曲调频信号的多普勒估计方法，其特征在于包括发射端步骤：在发射端，发射分段信号其中，x(t)是双曲调频信号，T表示信号持续时间，是第一段双曲调频信号，是第二段双曲调频信号，若第一段双曲调频信号为降双曲调频信号，则第二段双曲调频信号为升双曲调频信号；若第一段双曲调频信号为升双曲调频信号，则第二段双曲调频信号为降双曲调频信号；Tg表示两信号之间的发射时间间隔，Tg≥0；接收端步骤：在接收端，接收信号分别送入第一段双曲调频信号和第二段双曲调频信号的相关器进行匹配滤波，第一段双曲调频信号的匹配滤波输出与第二段双曲调频信号的匹配滤波输出进行重相关，从而得到第一段双曲调频信号的匹配滤波输出和第二段双曲调频信号的匹配滤波输出的整体相对时移依据以下公式估计多普勒因子其中，fl和fh分别是第二段双曲调频信号的扫频起始频率和扫频终止频率。2.如权利要求1所述的多普勒估计方法，其特征在于重相关时，使用第一段双曲调频信号的整段匹配滤波输出与第二段双曲调频信号的整段匹配滤波输出进行重相关。3.如权利要求1所述的多普勒估计方法，其特征在于重相关时，截取第一段双曲调频信号的匹配滤波输出中的包含两个或多个大幅度多径信道对应的相关峰的一段数据作为主相关峰数据，与第二段双曲调频信号的整段匹配滤波输出进行重相关；或者重相关时，截取第二段双曲调频信号的匹配滤波输出中的包含两个或多个大幅度多径信道对应的相关峰的一段数据作为主相关峰数据，与第一段双曲调频信号的整段匹配滤波输出进行重相关。4.如权利要求1所述的多普勒估计方法，其特征在于重相关时，截取第一段双曲调频信号的匹配滤波输出中的最高相关峰前后的数据作为主相关峰数据与第二段双曲调频信号的整段匹配滤波输出进行重相关；或者重相关时，截取第二段双曲调频信号的匹配滤波输出中的最高相关峰前后的数据作为主相关峰数据与第一段双曲调频信号的整段匹配滤波输出进行重相关，截取的长度根据信道长度确定。5.一种基于双曲调频信号的多普勒估计装置，其特征在于，该装置根据发送端发送的分段信号进行多普勒估计，所述分段信号为2CN110247867A权利要求书2/3页其中，x(t)是双曲调频信号，T表示信号持续时间，是第一段双曲调频信号，是第二段双曲调频信号，若第一段双曲调频信号为降双曲调频信号，则第二段双曲调频信号为升双曲调频信号；若第一段双曲调频信号为升双曲调频信号，则第二段双曲调频信号为降双曲调频信号；Tg表示两信号之间的发射时间间隔，Tg≥0；所述多普勒估计装置包括三个相关器和一个多普勒因子计算模块，其中，第一相关器，用于接收信号和第一双曲调频信号0≤t≤T进行匹配滤波；第二相关器，用于接收信号和第二双曲调频信号0≤t≤T进行匹配滤波；第三相关器，用于将第一段双曲调频信号的匹配滤波输出与第二段双曲调频信号的匹配滤波输出进行重相关，得到第一段双曲调频信号的匹配滤波输出和第二段双曲调频信号的匹配滤波输出的整体相对时移多普勒因子计算模块，依据以下公式估计多普勒因子其中，fl和fh分别是第二段双曲调频信号的扫频起始频率和扫频终止频率。6.如权利要求5所述的多普勒估计装置，其特征在于第三相关器使用第一段双曲调频信号的整段匹配滤波输出与第二段双曲调频信号的整段匹配滤波输出进行重相关。7.如权利要求5所述的多普勒估计装置，其特征在于第三相关器重相关时，截取第一