一种基于模态相位的单水听器低频宽带匹配场测距方法技术

本发明专利技术涉及一种基于模态相位的单水听器低频宽带匹配场测距方法，在海底地形和声速剖面已知情况下，基于模态相位的稳健高效单水听器匹配场测距方法(MP

【技术实现步骤摘要】
一种基于模态相位的单水听器低频宽带匹配场测距方法


[0001]本专利技术属于水声信号处理方法，涉及一种基于模态相位的单水听器低频宽带匹配场测距方法。涉及水听器(水中使用的声电换能器)接收声压信号的处理，特别涉及一种利用单个水听器接收宽带声压信号进行测距的匹配场方法。

技术介绍

[0002]在实际需求的推动下，在海洋中，如何定位水中声源一直是研究热点。因成本优势及某些特殊应用场景的需求，单水听器定位受到了持续而广泛的关注，并在矢量声场定位、海洋哺乳动物叫声定位、地声参数反演等多个方面获得应用。
[0003]单水听器定位中，一种经典的定位方法是匹配场。由于水声传播的复杂特性，当前声场模型只能依据环境参数预测信道特性及接收波形，而无法依据接收波形反向计算环境参数。因此，1976年Bucker提出，将声源位置作为参数，利用声场模型预测不同声源位置条件下的接收声压作为拷贝场，通过遍历所有可能的声源位置，找到使得拷贝场与测量场之间匹配程度最高的声源位置，即为对测量场声源位置的估计，这就是著名的匹配场定位技术(Bucker,Homer P.Use o本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于模态相位的单水听器低频宽带匹配场测距方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将接收水下声源目标的声音信号并转换成电信号，电信号经过滤波放大后用数据采集仪器记录该信号，同时记录实测海洋环境中的声速剖面和海底地形参数；步骤2：通过傅里叶变换将接收到的时域信号变换到频域，得到频率为f时的测量声压p
mea
(f)；不考虑噪声，则海洋波导中的测量声压为：p
mea
(f)＝s(f)g
mea
(f)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中s(f)表示发射信号频谱；g
mea
(f)表示实测的海洋波导格林函数。由于声源位置信息仅包含在g
mea
(f)中，因此将实测的海洋波导格林函数g
mea
(f)作为测量场；通过解卷积从p
mea
(f)去除测量声压中发射信号频谱，得到g
mea
(f)：式中，g
mea
(f)表示测量场格林函数；*表示共轭；|
·
|表示取绝对值；∈取0.01max|s(f)|；步骤3、确定测量场格林函数中主导模态的阶数：根据简正波理论，格林函数由若干阶模态组成：式中M表示模态数量，a
m
(f)和φ
m
(f)分别表示第m阶模态的幅度和相位；步骤4、通过声场模型计算拷贝场：在拷贝场g
rep
(f)中，令公式(3)中各阶模态的幅度a
m
(f)恒为1，式中M
′
为步骤3中主导模态的阶数；r表示声源距离；k
m
表示水平波数的实部，使用简正波声场模型计算；海底环境参数只包含纵波声速和密度两项，根据Hamilton经验关系，纵波声速c
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨益新，梁宁宁，周建波，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：