一种鱼雷自导抗多途垂直方位估计方法

摘要

本发明提出一种基于时间平滑的抗多途垂直方位估计技术，其核心技术在于：完成了水声传播多途条件下鱼雷自导系统垂直方位估计，该方法首先采用检测峰值作为置信因子计算本周期目标垂直方位，其次对周期间垂直方位平滑处理；采用该方法能够准确估计目标垂直方位，并且能够解决垂直方位跳变问题，从而提高了鱼雷攻击目标的垂直范围和攻击效率；本方案采用周期内和周期间时间平滑技术，该方法计算简便，可满足鱼雷自导系统垂直方位估计的需要。

说明书

技术领域

本发明涉及一种鱼雷自导抗多途垂直方位估计方法，属于鱼雷自导工程技术领域。 

背景技术

在鱼雷自导探测目标过程中，垂直方位估计值会受到水声多途传播的影响，尤其是浅海条件下多途影响更加严重，导致目标垂直方位估计值发生剧烈跳变。鱼雷跟踪目标过程中，垂直方位跳变会导致鱼雷在垂直面机动变化较大，严重情况下会导致鱼雷跟踪目标丢失，造成鱼雷攻击失败。为了避免此问题，目前鱼雷跟踪过程中通常在近距离上启用垂直机动，这就限制了鱼雷攻击目标的垂直范围。若目标与鱼雷垂直距离较大时，会导致目标在鱼雷垂直机动前超出自导垂直搜索扇面，从而造成目标丢失。为了解决该问题，本发明首次提出了一种基于时间平滑的抗多途垂直方位估计技术，该发明具有计算简便、结果准确、适应性强的优势，并且通过大量实航试验验证效果良好，具有很高的实用价值和应用前景。 

发明内容

本发明提出一种基于时间平滑的抗多途垂直方位估计方法，其核心技术在于：完成了水声传播多途条件下鱼雷自导系统垂直方位估计，采用该方法能够准确估计目标垂直方位，并且能够解决垂直方位跳变问题，从而提高了鱼雷攻击目标的垂直范围和攻击效率；本发明采用周期内和周期间时间平滑技术，该方法计算简便，可满足鱼雷自导系统垂直方位估计的需要。 

本发明提出的鱼雷自导抗多途垂直方位估计方法，包括如下步骤： 

(1)采用检测峰值作为置信因子计算本周期目标垂直方位 

根据每一帧数据的垂直方位计算结果A_i(k)和检测峰值P_i(k)，计算本周期目标垂直方位，采用检测峰值作为置信因子可以降低水声传播多途对垂直方位估计的影响。第i 周期目标垂直方位计算公式为： 

${\tilde{V}}_i=\frac{\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{A}_i\left(k\right)*P_i\left(k\right)}{\underset{k=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{P}_i\left(k\right)}······\left(1\right)$

式中，N为目标过门限的帧数。 

(2)周期间垂直方位平滑处理 

从第3周期开始对垂直方位估计结果进行平滑，这样可以提高垂直方位估计的稳定性，具体计算公式为： 

$V_i=k1*{\tilde{V}}_i+k2*V_{i-1}+k3*V_{i-2},i\ge 3······\left(2\right)$

式中，V_i-1为上周期垂直方位估计结果，V_i-2为上上周期垂直方位估计结果，为根据公式(1)计算得到的本周期目标垂直方位，V_i即为第i周期垂直方位估计的最终结果，k1、k2、k3为加权系数，应满足k1+k2+k3＝1。 

本发明有以下区别于传统抗多途垂直方位跳变技术的显著优势和创新： 

特征1：首次提出了基于周期内时间平滑技术的垂直方位估计方法 

根据目标回波不同时间帧上估计的垂直方位和检测峰值，计算目标回波的垂直方位，该方法能够降低多途传播造成的垂直方位跳变； 

特征2：采用周期间时间平滑技术提高了垂直方位估计的稳定性和准确性 

根据历史周期的垂直方位估计结果，采用时间平滑技术能够进一步提高垂直方位估计的稳定性和准确性。 

附图说明

图1：一种基于时间平滑的抗多途垂直方位估计方法流程图 

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述： 

设当前周期共有10帧数据的检测峰值过门限，其对应的垂直方位估计结果和检 测峰值分别为(2.1,184)、(4.9,125)、(3.5,181)、(3.2,124)、(5.5,192)、(1.7,134)、(4.5,119)、(4.5,125)、(2.2,161)、(3.4,147)，括号中第1位为垂直方位估计结果，第2位为检测峰值。 

根据步骤1，将本周期过门限的10帧数据的垂直方位估计结果和检测峰值带入式(1)中，可得： 

$\left(\begin{array}{c}{\tilde{V}}_i=\frac{\underset{k=0}{\overset{9}{\Sigma }}{A}_i\left(k\right)*P_i\left(k\right)}{\underset{k=0}{\overset{9}{\Sigma }}{P}_i\left(k\right)}\\ =\frac{2.1*184+4.9*125+···+2.2*161+3.4*147}{184+125+···+161+147}\\ =3.5288\end{array}\right)$

根据步骤2，进行周期间垂直方位平滑处理，假定上周期和上上周期的垂直方位估计结果分别为3.3和3，k1、k2、k3分别取0.5、0.3和0.2，则本周期目标垂直方位最终估计结果为： 

V_i＝0.5*3.5288+0.3*3.3+0.2*3＝3.3544 

除此具体实施实例之外，发明人申明：通过调节k1、k2、k3可以提高垂直方位估计的稳定性，k1越大垂直方位变化越灵敏，k3越大垂直方位变化越缓慢。根据海上实航试验的结果，如本实施例的取值，k1、k2、k3分别取0.5、0.3和0.2基本能够适应浅海环境下水声传播多途的影响。