基于序贯双重匹配的深海水下目标的三维定位方法

本发明涉及深海可靠声路径水下目标定位，尤其涉及一种基于序贯双重匹配的深海水下目标的三维定位方法。

背景技术：

1、目前基于水平阵水下目标定位所采用的方法主要包括传统三维匹配场方法和先测向后测距定深的办法，但前者计算量很大，且伪峰较强，定位不准确；后者主要用于浅海，在深海某些场景下并不适用，例如在深海可靠声路径模式下，一般传统波束形成方法存在测不准现象。

2、综上所述，目前的深海可靠声路目标定位方法存在计算量大、定位不准确的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于提供一种基于序贯双重匹配的深海可靠声路径水下目标定位方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：

3、一种基于序贯双重匹配的深海可靠声路径水下目标定位方法，其包括如下步骤：在深海可靠声路径位置设置水平接收阵；计算测量场下阵列接收复声压和测量场声压互谱矩阵，并计算波束形成测量角；假定一个声源深度，计算不同声源距离和方位下的声波波达角，并进行基于波束形成测量角与波达角匹配场处理，输出声源距离-方位模糊度函数；提取中强度大于 b的点，并对这些点做拟合处理和平移处理，得到声源距离-方位分布曲线簇，其中， b表示基于测量角与波达角匹配输出结果中待选择点的强度最低值；令声源的距离和方位分布在所述声源距离-方位分布曲线簇上，在不同声源深度上配置拷贝场；计算拷贝场下阵列接收复声压，并进行基于声压信号匹配场处理，输出声源深度-距离模糊度函数，通过查找中最大值对应的位置得到声源估计位置。

4、本发明的有益技术效果在于：本发明利用声波波达角对声源深度不敏感的特点，通过假定一个声源深度，计算声源位于不同距离方位下在阵列上的声波波达角并与波束形成测量角进行匹配输出，获得声源距离 r和方位的空间分布可能值，经过拟合处理和平移处理得到声源距离-方位分布曲线簇；最后计算得到该声源距离-方位分布曲线簇上的点在不同声源深度下阵列接收复声压，并进行基于声压信号的匹配场处理，得到声源深度、距离、方位的估计结果。与传统三维匹配场方法相比，计算量小、估计结果准确，并且可以有效避免传统波束形成方法出现的测不准问题，解决了现有的深海可靠声路目标定位方法存在的计算量大、定位不准确的问题。

技术特征：

1.一种基于序贯双重匹配的深海可靠声路径水下目标定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于序贯双重匹配的深海可靠声路径水下目标定位方法，其特征在于，所述水平接收阵采用n元水平均匀线阵，在步骤s2中，测量场下阵列接收复声压的具体计算步骤包括：

3.如权利要求1所述的基于序贯双重匹配的深海可靠声路径水下目标定位方法，其特征在于，所述水平接收阵采用n元水平均匀线阵，若阵长，则在步骤s2中，测量场下阵列接收复声压的具体计算步骤包括：

4.如权利要求3所述的基于序贯双重匹配的深海可靠声路径水下目标定位方法，其特征在于，在步骤s2中，利用如下公式计算测量场声压互谱矩阵：

5.如权利要求1所述的基于序贯双重匹配的深海可靠声路径水下目标定位方法，其特征在于，在步骤s3中，利用如下公式计算声波波达角：

6.如权利要求5所述的基于序贯双重匹配的深海可靠声路径水下目标定位方法，其特征在于，在进行基于波束形成测量角与波达角匹配场处理时，利用如下公式计算得到声源距离-方位模糊度函数：

7.如权利要求1所述的基于序贯双重匹配的深海可靠声路径水下目标定位方法，其特征在于，所述步骤s4进一步包括：

8.如权利要求1所述的基于序贯双重匹配的深海可靠声路径水下目标定位方法，其特征在于，在步骤s6中，利用bartlett处理器进行基于声压信号匹配场处理，通过如下公式得到所述声源深度-距离模糊度函数：

9.如权利要求1所述的基于序贯双重匹配的深海可靠声路径水下目标定位方法，其特征在于，在步骤s6中，利用最小方差处理器进行基于声压信号匹配场处理，通过如下公式得到所述声源深度-距离模糊度函数：

10.如权利要求8或9所述的基于序贯双重匹配的深海可靠声路径水下目标定位方法，其特征在于，在步骤s6中，通过简正波声场模型计算得到所述的拷贝场下阵列接收复声压。

技术总结
本发明公开了一种基于序贯双重匹配的深海水下目标的三维定位方法，利用声波波达角对声源深度不敏感的特点，通过假定一个声源深度，计算声源位于不同距离方位下在阵列上的声波波达角并与波束形成测量角进行匹配输出，获得声源距离和方位的空间分布可能值，经过拟合和平移处理得到声源距离‑方位分布曲线簇；最后计算得到声源距离‑方位分布曲线簇上的点在不同声源深度下阵列接收复声压，并进行基于声压信号的匹配场处理，得到声源深度、距离、方位的估计结果。与传统三维匹配场方法相比，计算量小、估计结果准确，并且可以有效避免传统波束形成方法出现的测不准问题，解决了现有的深海可靠声路目标定位方法存在的计算量大、定位不准确的问题。

技术研发人员：周建波,曾俊玮,杨益新,王燕婷,袁模孙,曾杨志远
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5