CN119044892B 一种利用水平阵的深海目标被动定位方法及装置 （中国科学院声学研究所）

号一种利用水平阵的深海目标被动定位方法集的声压信号的目标方位角和宽带波束输出声出声场强度沿频率轴进行谱分析获得目标实测到达时延谱与多个相对到达时延模版值进行匹利用了多个到达时延与目标距离和深度的关系多途到达结构特征的被动定位方法需要接收阵2步骤1：利用空间功率谱估计方法计算水平阵采集的声压信号的目标方位角和宽带波步骤3：构建代价函数将目标实测多途到达时延谱与多个相对到达时延模版值进行匹将不同假设声源距离和深度下的多途到达时延模版值插值到目标实测到达时延谱中，将多个时延实测幅度与理论时域幅度相乘后相加，获得目标距离和深度估计代价函将多个时延的实测幅度与理论时域幅度相乘后相加，获得目标距将六个时延的实测幅度与声场计算模型BELLHOP计算的幅度模版相乘后相标实测到达时延谱，为不同假设声源距离和深度下的多途到达时延模版值，的每个时延对应的实测幅度。对水平阵采集的时域信号S(n,k,t)进行快速傅里叶变换获得通道信号频谱利用常规波束形空间功率谱估计方法，采用下面公式计算频率为fl处的空间功率谱估3平阵第n个阵元与第一个阵元的间距，R(fl)是由频率分量为fl的信号频谱估计的互谱密度对多频点的空间功率谱估计结果进行求和平均，获得宽带空间功率谱估计平均结果将宽带波束输出声场强度在频域内进行去均值处理，利用下面公式获利用反傅里叶变换分析方法对去均值后的声场强度谱进行二重谱分析，获得实测多途到达时延谱i.(r):述的深海的海深范围为大于等于1000m且小于等于述水平阵的布放深度范围为大于等于10m且小于等于6.一种基于权利要求1所述的利用水平阵的深海目标被动定位方法的装置，其特征在方位角和声场强度估计模块：用于利用空间功率谱估计方谱分析模块，用于对目标方位角上的宽带波束输出4所述谱分析模块，还用于将不同假设声源距离和深度下的多途到达时延模版将多个时延实测幅度与理论时域幅度相乘后相加，获得目标距离和深度估计代价函将多个时延的实测幅度与理论时域幅度相乘后相加，获得目标距将六个时延的实测幅度与声场计算模型BELLHOP计算的幅度模版相乘后相标实测到达时延谱，为不同假设声源距离和深度下的多途到达时延模版值，为不同假设声源距离和深度下的多途到达幅度模版值，为获得的每个时延对应的实测幅度。5途到达时延及多途干涉特征具有更清晰的物理意义。公布号为CN111580048A的中国专利[0007]步骤1：利用空间功率谱估计方法计算水平阵采集的声压信号的目标方位角和宽[0009]步骤3：构建代价函数将目标实测多途到达时延谱与多个相对到达时延模版值进6[0011]将不同假设声源距离和深度下的多途到达时延模版值插值到目标实测到达时延[0015]对水平阵采集的时域信号S(n,k,t)进行快速傅里叶变换获得通道信号频谱s(n,l)：f1和fL为信7[0027]利用反傅里叶变换分析方法对去均值后的声场强度谱进行二重谱分[0032]将六个时延的实测幅度与声场计算模型BELLHOP计算的幅度模版4"(",:)相乘后相加，获得目标距离和深度估计代价函数为目标实测到达时延谱，为不同假设声源距离和深度下的多途到达时延模版值，4"(;x)为不同假设声源距离和深度下的多途到达幅度模版值，为获得的每个时延对应的实测幅度。[0037]谱分析模块，用于对目标方位角上的宽带波束输出声场强度沿频率轴进行谱分方法需要接收传感器或者接收阵列具有俯仰角估计8[0041]2、构建了将实测到达时延谱与不同假设声源距离和深度下的到达时延谱进行匹[0048]图7是实施例1中由声场计算模型BELLHOP计算的不同假设声源距离和深度下的六[0055]本实施例1以深海水面船只拖曳的水平阵接收的影区目标声源辐射信号仿真数据为海底反射路径(BR，bottomreflected)、海面一海底反射路径(SBR,surface一bottom9[0065]步骤104：利用的多频点的空间功率谱估计结果获得宽带目标方位角和波束输出[0067]本实施例的宽带空间功率谱估计结果见图5，从图中可以看出随着目标和接收阵expexpsl"(",2引),代表SBSR和BR两个路径的时延，"(;::)代表BSR和SBR两个路径的时延，代表BSR和BR两个路径的时延e"(:"::)代表SBSR和BSR两个路径的时延。:和[0077]图7给出了BELLHOP计算的不同假设声源距离和深度下的六个多途到达时延模板[0079]步骤108：将不同假设声源距离和深度下的多途到达时延模版值插值后相加，获得目标距离和深度估计代价函数[0081]步骤110：将代价函数最大值对应的距离和深度作为目标声源距离和深度估计值(,8).即[0082]图8给出了目标距离为31.7km时，模型计算不同假设目标声源距离和深度下对声场起主要贡献的四个路径对应的六个相对声场起重要作用的四个路径之间的六个到达时延与目标距离和深度的关系来实现目标被