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申请/专利权人：哈尔滨工程大学

摘要：一种声学多普勒长期测速精度估计方法，属于水声导航及组合导航技术领域。解决了声学多普勒测速长期精度估计准确性差的问题。本发明先计算换能器波束照射的海底散射区域内所有散射体的指向性、散射强度、传播损失和多普勒相位；将换能器接收到散射体反射信号时延相同的N个散射体作为一个微元，利用所述N个散射体的散射强度、传播损失和多普勒相位，计算微元的脉冲响应函数的二阶统计量，再计算当散射体个数趋近无穷时，二阶统计量的极限值，进而计算散射区域的多普勒谱的一阶谱距，通过一阶谱距建立声学多普勒长期测速精度的解析公式，对声学多普勒长期测速精度值估计。本发明适用于声学多普勒长期测速精度估计。

主权项：1.一种声学多普勒长期测速精度估计方法，其特征在于，包括：步骤一、以换能器到散射体的矢量r与换能器的运动速度矢量v方向的夹角为α角，以换能器到散射体的矢量r在垂面投影与垂直方向的夹角为η角，建立α,η角度坐标系；步骤二、在α,η角度坐标系内，计算换能器波束照射的海底散射区域内所有散射体的指向性、散射强度、传播损失和多普勒相位；步骤三、将换能器接收到散射体反射信号时延相同的N个散射体作为一个微元，利用所述N个散射体的散射强度、传播损失和多普勒相位，计算微元的脉冲响应函数其中，τ为时延变量，t为时间变量，为微元的时延；步骤四、计算微元脉冲响应函数的二阶统计量其中，Δt为相关时间，τ'＝τ+Δτ，Δτ为时间延迟差；步骤五、计算当微元中散射体个数N→∞时，二阶统计量的极限值；步骤六、利用所述二阶统计量的极限值，计算散射区域的系统相关函数Ahτ,Δt；步骤七、利用所述散射区域的系统相关函数Ahτ,Δt，计算散射区域的多普勒谱Sρ，再计算多普勒谱Sρ的一阶谱距M1；步骤八、计算多普勒谱Sρ的一阶谱距M1相对波束方向上的理论多普勒频率ωd的误差，利用所述误差建立声学多普勒长期测速精度的解析公式，获取声学多普勒长期测速精度值；步骤二中，计算换能器能采集到的所有散射体的多普勒相位的方法相同，具体为：ΔΦ≈ωdΔt-poΔt,ΔΦ为散射体的多普勒相位，Δt为相关时间，ωd为理论多普勒频率，c为换能器表层声速，v为换能器的运动速度，α0表示换能器散射波束中心角；ο表示α相对波束中心角α0的差角；步骤七中，计算散射区域的多普勒谱Sρ的具体方法为： 其中，dΩ表示任意散射体的面积微元；E{|aα,η|2}表示α,η位置的散射体的功率增益的期望，E{ejρα,ηΔt}表示α,η位置的散射体的多普勒相位函数的期望； 其中，r表示散射体距离换能器的斜距，r-1≈r；表示对变量Δt进行的傅里叶变换，ρα,η为α,η坐标表示的多普勒频率；步骤八中，利用所述误差建立声学多普勒长期测速精度的解析公式为： 其中，M1为多普勒谱Sρ的一阶谱距；Δ1表示指向性Gα,η在α角度方向上的等效波束开角， β是声吸收系数，ε是散射强度变化率，H表示换能器到达海底自身投影点的垂直距离。

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