本技術涉及水下探測領域，特別是涉及一種雙通道正負調頻的信號處理方法、裝置、設備、介質及產品。

背景技術：

1、在水下探測技術領域，隨著對水下位置生物與資源評估需求的日益增長，漁用聲吶的應用也隨之增加。聲吶技術根據聲波波束的發射方式，主要分為單波束、分裂波束及多波束等類型。單波束聲吶，作為一種廣泛使用的水下探測設備，包括單波束測深聲吶和機械旋轉式聲吶等，因其結構簡單而被廣泛應用于水下沉積物測量、海底避障等水下機器人系統中。然而，單波束聲吶在實際應用中存在一些局限性，如旁瓣過高和主瓣較寬導致分辨率受限，無法自動檢測和識別小目標，以及掃描速度慢，影響了探測的實時性。

2、另一方面，多通道聲吶雖然能夠提供更全面、更詳細且分辨率更高的探測數據，但其設計和制造過程較為復雜，需要高端的儀器制造技術和精密的聲吶傳感器，因此成本較高。此外，多波束系統在處理大量數據時對計算和存儲設備的需求更高，這也限制了其在某些應用場景中的廣泛使用。

3、鑒于上述背景，本發明旨在解決現有單波束聲吶在分辨率、目標識別和實時性方面的不足，同時降低多通道聲吶系統的成本和數據處理要求，以滿足水下探測技術發展的需求，并推動水下資源評估和生物探測的效率與準確性。通過創新的技術方案，本發明旨在提供一種既經濟又高效的雙通道正負調頻的信號處理方法，以適應不斷增長的水下探測市場需求。

技術實現思路

1、本技術的目的是提供一種雙通道正負調頻的信號處理方法、裝置、設備、介質及產品，可提高信號的信噪比，進而提高目標的識別精度。

2、為實現上述目的，本技術提供了如下方案：

3、第一方面，本技術提供了一種雙通道正負調頻的信號處理方法，包括：

4、雙通道換能器中的第一通道和第二通道分別向目標發射正調頻信號s1和負調頻信號s2；

5、經目標反射后，第一通道接收到的信號為y1，第二通道接收到的信號為y2；

6、對接收到的信號y1和y2進行下混頻處理；

7、對經過下混頻處理后的信號進行低通濾波；

8、對低通濾波后的信號進行降采樣；

9、對降采樣后的信號進行脈沖壓縮；

10、對脈沖壓縮后的信號進行包絡求取。

11、可選地，所述正調頻信號s1的表達式為：s1＝cos(2πf1t+πkt2)

12、負調頻信號s2的表達式為：s2＝cos(2πf2t-πkt2)

13、其中，f1和f2為載波頻率，調頻信號帶寬為f1～f2，且f1<f2，k＝bw/t，bw為信號帶寬，t為信號脈寬，t表示采樣時間；

14、所述對接收到的信號y1和y2進行下混頻處理具體采用以下公式：

15、yddc1＝y1·cos(2f1t)-1j·y1·sin(2f1t)

16、yddc2＝y2·cos(2f1t)-1j·y2·sin(2f1t)

17、其中，yddc1表示經過下混頻后第一通道產生的復數信號，yddc2表示經過下混頻后第二通道產生的復數信號，f1和f2為載波頻率，j表示虛部單位。

18、可選地，所述對經過下混頻處理后的信號進行低通濾波具體采用以下公式：

19、

20、

21、其中，ylp1表示經過低通濾波器后第一通道輸出的復數信號，ylp2表示經過低通濾波器后第二通道輸出的復數信號，yddc1表示經過下混頻模塊后第一通道輸出的復數信號，yddc2表示經過下混頻模塊后第二通道輸出的復數信號，fc表示濾波器的截止頻率，t表示采樣時間，*為卷積運算。

22、可選地，所述對低通濾波后的信號進行降采樣具體采用以下公式：

23、

24、其中，ydsr1(t)表示經過降采樣后第一通道輸出的復數信號，ydsr2(t)表示經過降采樣后第二通道輸出的復數信號，ylp1表示經過低通濾波器后第一通道輸出的復數信號，ylp2表示經過低通濾波器后第二通道輸出的復數信號，dsr表示降采樣率，t表示采樣時間。

25、可選地，所述對降采樣后的信號進行脈沖壓縮具體采用以下公式：

26、ymf1_re＝ydsr1_re*f1_re-ydsr1_im*f1_im

27、ymf1_im＝ydsr1_re*f1_im+ydsr1_im*f1_re

28、ymf2_re＝ydsr2_re*f2_re-ydsr2_im*f2_im

29、ymf2_im＝ydsr2_re*f2_im+ydsr2_im*f2_re

30、其中，ymf1表示經過脈沖壓縮后第一通道輸出的復數信號，ymf2表示經過脈沖壓縮后第二通道輸出的復數信號；ydsr1_re表示經過降采樣處理后第一通道輸出的復數信號的實部，ydsr2_re表示經過降采樣處理后第二通道輸出的復數信號的實部；ydsr1_im表示經過降采樣處理后第一通道輸出的復數信號的虛部，ydsr2_im表示經過降采樣處理后第二通道輸出的復數信號的虛部；

31、ydsr1_im表示經過降采樣處理后第一通道輸出的復數信號的虛部，ydsr2_im表示經過降采樣處理后第二通道輸出的復數信號的虛部；

32、ymf1＝ymf1_re+1j·ymf1_im

33、ymf2＝ymf2_re+1j·ymf2_im

34、ymf1_re表示經過脈沖壓縮后第一通道輸出的復數信號的實部，ymf2_re表示經過脈沖壓縮后第二通道輸出的復數信號的實部；

35、ymf1_im表示經過脈沖壓縮后第一通道輸出的復數信號的虛部，ymf2_im表示經過脈沖壓縮后第二通道輸出的復數信號的虛部。

36、f1為預存在第一通道的接收鏈路中的本地復數信號，f2為預存在第二通道的接收鏈路中的本地信號：

37、f1＝f1_re+1j·f1_im

38、f2＝f2_re+1j·f2_im

39、f1_re為預存在第一通道的接收鏈路中的本地復數信號的實部，f2_re為預存在第二通道的接收鏈路中的本地復數信號的實部，f1_im為預存在第一通道的接收鏈路中的本地復數信號的虛部，f2_im為預存在第二通道的接收鏈路中的本地復數信號的虛部。

40、可選地，對脈沖壓縮后的信號進行包絡求取具體采用以下公式：

41、

42、其中，z1表示經過包絡計算后第一通道的輸出信號，z2表示經過包絡計算后第二通道的輸出信號，ymf1_re表示經過脈沖壓縮后第一通道輸出的復數信號的實部，ymf1_im表示經過脈沖壓縮后第一通道輸出的復數信號的虛部，ymf2_re表示經過脈沖壓縮后第二通道輸出的復數信號的實部，ymf2_im表示經過脈沖壓縮后第二通道輸出的復數信號的虛部。

43、第二方面，本技術提供了一種雙通道正負調頻的信號處理裝置，包括：

44、發射信號獲取模塊，用于使用雙通道換能器中的第一通道和第二通道分別向目標發射正調頻信號s1和負調頻信號s2；

45、接收信號獲取模塊，經目標反射后，第一通道接收到的信號為y1，第二通道接收到的信號為y2；

46、下混頻處理模塊，用于對接收到的信號y1和y2進行下混頻處理；

47、低通濾波模塊，用于對經過下混頻處理后的信號進行低通濾波；

48、降采樣模塊，用于對低通濾波后的信號進行降采樣；

49、脈沖壓縮模塊，用于對降采樣后的信號進行脈沖壓縮；

50、包絡求取模塊，用于對脈沖壓縮后的信號進行包絡求取。

51、第三方面，本技術提供了一種計算機設備，包括：存儲器、處理器以存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，所述處理器執行所述計算機程序以實現上述中任一項所述的雙通道正負調頻的信號處理方法的步驟。

52、第四方面，本技術提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執行時實現上述中任一項所述的雙通道正負調頻的信號處理方法的步驟。

53、第五方面，本技術提供了一種計算機程序產品，包括計算機程序，該計算機程序被處理器執行時實現上述中任一項所述的雙通道正負調頻的信號處理方法的步驟。

54、根據本技術提供的具體實施例，本技術公開了以下技術效果：

55、本技術提供了一種雙通道正負調頻的信號處理方法、裝置、設備、介質及產品，雙通道換能器中的第一通道發射正調頻，同時第一通道的接收鏈路中存儲的也是正調頻信號，而第二通道發射負調頻，同時第二通道的接收鏈路中存儲的也是負調頻，當目標位于第一通道的聲線附近，第一通道發射的信號經過反射后只能與第一通道的本地信號進行有效的脈沖壓縮并產生1個峰值，而無法與第二通道中的本地信號產生峰值，因此上位機用戶使用界面將只會出現1個亮點，并且由于進行了脈沖壓縮，因此信噪比較高，更為純凈和可靠，故而傳輸給上位機進行界面顯示時，噪聲等非目標物體得影響較小，用戶在使用過程中界面更為清晰明了，提高生物探測的效率與準確性。