本發(fā)明涉及一種聲吶信號起始點實時跟蹤方法、裝置及聲吶，其中該方法包括：步驟一：獲取信號起始點位置的先驗知識；其中，所述先驗知識包括上次信號起始點粗略位置對應的段位置；步驟二：基于粗略位置搜索算法，對回波數(shù)據(jù)進行分段處理，搜索信號起始點的段位置；步驟三：基于先驗矯正及跳點剔除算法對搜索到的信號起始點的段位置的相鄰段進一步搜索，確定信號起始點的段位置的準確位置，并結合先驗知識驗證其有效性；步驟四：依據(jù)驗證通過的信號起始點的段位置，通過精細位置搜索算法得到信號起始點的精確位置。本發(fā)明大大提高了信號起始點跟蹤性能。

技術領域

本發(fā)明屬于聲吶信號處理技術領域，尤其涉及一種低計算量的高分辨率聲吶信號起始點實時跟蹤方法、裝置及聲吶。

背景技術

高分辨率測深側掃聲吶是一種集高分辨率微地形地貌探測聲吶。如圖1所示的工作示意圖，聲吶水下電子分機11裝在水下載體12上，左右兩側各有一個平行線陣構成的聲吶陣(左聲吶陣13、右聲吶陣14)，聲吶陣向側向發(fā)射聲波后，海底15回波依時間的先后被聲吶陣接收，根據(jù)海底回波到達多條接收線陣的相位差估計回波到達聲吶陣的方向，通過回波到達聲吶陣的時延按照一定的幾何關系獲得海底與聲吶陣的距離，從而得到海底相對于聲吶陣的深度和位置，同時還可以計算回波強度來得到海底的地貌特征。

高分辨率測深側掃聲吶信號處理時，根據(jù)海底回波強度來判別信號起始點位置的準確性和實時性是影響聲吶系統(tǒng)性能的重要參數(shù)之一，傳統(tǒng)的信號起始點實時跟蹤方法存在以下不足：

1)基于能量法信號起始點跟蹤算法一般采用能量與過零率聯(lián)合判斷，這種方法的信號起始點的準確性較低，找到的位置一般為信號能量跳變較大的點，并非真實的信號起始點。

2)一些高精度的信號起始點跟蹤算法需要進過各種變換，比如傅里葉變換、小波變換等，這種方法計算量較大，不適合信號的實時處理。

3)信號起始點跟蹤算法理論仿真時，需要某些假設條件以至于達到高精度，在真實環(huán)境中，滿足不了這些假設條件，跟蹤效果和精度急劇下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種聲吶信號起始點實時跟蹤方法，包括：

步驟一：獲取信號起始點位置的先驗知識；其中，先驗知識包括上次信號起始點粗略位置對應的段位置；

步驟二：基于粗略位置搜索算法，對回波數(shù)據(jù)進行分段處理，搜索信號起始點的段位置；

步驟三：基于先驗矯正及跳點剔除算法對搜索到的信號起始點的段位置的相鄰段進一步搜索，確定信號起始點的段位置的準確位置，并結合先驗知識驗證其有效性；

步驟四：依據(jù)驗證通過的信號起始點的段位置，通過精細位置搜索算法得到信號起始點的精確位置。

進一步地，步驟二包括：

獲取上次信號起始點位置對應的段位置，按照預設參數(shù)對數(shù)據(jù)進行分段，計算相應的段能量，分別采用比值法、差值法、最大值法得到信號起始點所對應的段位置，若通過最大值法、差值法得到的段位置中任何一個段位置與通過比值法得到的段位置的差值小于2，將該段位置作為信號起始點的段位置；其中，所述預設參數(shù)包括粗略與精細搜索時段能量所對應的樣本點數(shù)、信號搜索起始與截止采樣點數(shù)。

進一步地，步驟二還包括：

當粗略位置搜索算法未搜索到信號起始點的段位置時，基于粗略位置二次搜索算法，根據(jù)滿足段能量均值的段位置進一步搜索信號起始點的段位置。

進一步地，步驟三包括：

對搜索到的信號起始點的段位置相鄰的一段區(qū)間內(nèi)的段能量序列進行處理，按照段能量增大的相對量與絕對量之間的關系得到信號跳變點對應的段位置，計算能量跳變點前后兩個段能量的差值、上次信號起始點所對應段位置相鄰段能量的差值，并選取差值較大的段位置作為信號跳變點段位置。