CN119044892B 一種利用水平陣的深海目標被動定位方法及裝置 （中國科學院聲學研究所）

號一種利用水平陣的深海目標被動定位方法集的聲壓信號的目標方位角和寬帶波束輸出聲出聲場強度沿頻率軸進行譜分析獲得目標實測到達時延譜與多個相對到達時延模版值進行匹利用了多個到達時延與目標距離和深度的關系多途到達結構特征的被動定位方法需要接收陣2步驟1：利用空間功率譜估計方法計算水平陣采集的聲壓信號的目標方位角和寬帶波步驟3：構建代價函數將目標實測多途到達時延譜與多個相對到達時延模版值進行匹將不同假設聲源距離和深度下的多途到達時延模版值插值到目標實測到達時延譜中，將多個時延實測幅度與理論時域幅度相乘后相加，獲得目標距離和深度估計代價函將多個時延的實測幅度與理論時域幅度相乘后相加，獲得目標距將六個時延的實測幅度與聲場計算模型BELLHOP計算的幅度模版相乘后相標實測到達時延譜，為不同假設聲源距離和深度下的多途到達時延模版值，的每個時延對應的實測幅度。對水平陣采集的時域信號S(n,k,t)進行快速傅里葉變換獲得通道信號頻譜利用常規波束形空間功率譜估計方法，采用下面公式計算頻率為fl處的空間功率譜估3平陣第n個陣元與第一個陣元的間距，R(fl)是由頻率分量為fl的信號頻譜估計的互譜密度對多頻點的空間功率譜估計結果進行求和平均，獲得寬帶空間功率譜估計平均結果將寬帶波束輸出聲場強度在頻域內進行去均值處理，利用下面公式獲利用反傅里葉變換分析方法對去均值后的聲場強度譜進行二重譜分析，獲得實測多途到達時延譜i.(r):述的深海的海深范圍為大于等于1000m且小于等于述水平陣的布放深度范圍為大于等于10m且小于等于6.一種基于權利要求1所述的利用水平陣的深海目標被動定位方法的裝置，其特征在方位角和聲場強度估計模塊：用于利用空間功率譜估計方譜分析模塊，用于對目標方位角上的寬帶波束輸出4所述譜分析模塊，還用于將不同假設聲源距離和深度下的多途到達時延模版將多個時延實測幅度與理論時域幅度相乘后相加，獲得目標距離和深度估計代價函將多個時延的實測幅度與理論時域幅度相乘后相加，獲得目標距將六個時延的實測幅度與聲場計算模型BELLHOP計算的幅度模版相乘后相標實測到達時延譜，為不同假設聲源距離和深度下的多途到達時延模版值，為不同假設聲源距離和深度下的多途到達幅度模版值，為獲得的每個時延對應的實測幅度。5途到達時延及多途干涉特征具有更清晰的物理意義。公布號為CN111580048A的中國專利[0007]步驟1：利用空間功率譜估計方法計算水平陣采集的聲壓信號的目標方位角和寬[0009]步驟3：構建代價函數將目標實測多途到達時延譜與多個相對到達時延模版值進6[0011]將不同假設聲源距離和深度下的多途到達時延模版值插值到目標實測到達時延[0015]對水平陣采集的時域信號S(n,k,t)進行快速傅里葉變換獲得通道信號頻譜s(n,l)：f1和fL為信7[0027]利用反傅里葉變換分析方法對去均值后的聲場強度譜進行二重譜分[0032]將六個時延的實測幅度與聲場計算模型BELLHOP計算的幅度模版4"(",:)相乘后相加，獲得目標距離和深度估計代價函數為目標實測到達時延譜，為不同假設聲源距離和深度下的多途到達時延模版值，4"(;x)為不同假設聲源距離和深度下的多途到達幅度模版值，為獲得的每個時延對應的實測幅度。[0037]譜分析模塊，用于對目標方位角上的寬帶波束輸出聲場強度沿頻率軸進行譜分方法需要接收傳感器或者接收陣列具有俯仰角估計8[0041]2、構建了將實測到達時延譜與不同假設聲源距離和深度下的到達時延譜進行匹[0048]圖7是實施例1中由聲場計算模型BELLHOP計算的不同假設聲源距離和深度下的六[0055]本實施例1以深海水面船只拖曳的水平陣接收的影區目標聲源輻射信號仿真數據為海底反射路徑(BR，bottomreflected)、海面一海底反射路徑(SBR,surface一bottom9[0065]步驟104：利用的多頻點的空間功率譜估計結果獲得寬帶目標方位角和波束輸出[0067]本實施例的寬帶空間功率譜估計結果見圖5，從圖中可以看出隨著目標和接收陣expexpsl"(",2引),代表SBSR和BR兩個路徑的時延，"(;::)代表BSR和SBR兩個路徑的時延，代表BSR和BR兩個路徑的時延e"(:"::)代表SBSR和BSR兩個路徑的時延。:和[0077]圖7給出了BELLHOP計算的不同假設聲源距離和深度下的六個多途到達時延模板[0079]步驟108：將不同假設聲源距離和深度下的多途到達時延模版值插值后相加，獲得目標距離和深度估計代價函數[0081]步驟110：將代價函數最大值對應的距離和深度作為目標聲源距離和深度估計值(,8).即[0082]圖8給出了目標距離為31.7km時，模型計算不同假設目標聲源距離和深度下對聲場起主要貢獻的四個路徑對應的六個相對聲場起重要作用的四個路徑之間的六個到達時延與目標距離和深度的關系來實現目標被