【技术实现步骤摘要】
基于反卷积理论的深海垂直阵水下目标高精度定位方法
[0001]本专利技术涉及水声工程、海洋工程
，更具体地，涉及一种基于反卷积理论的深海垂直阵水下目标高精度定位方法。
技术介绍
[0002]随着各国对海洋开发力度的加大和深海环境水声技术研究需求的急剧增加，对于中远程距离内的深海水下运动目标的探测已成为当前水声技术研究的热点。现阶段，深海直达声区下目标被动定位方法通常可分为三类：基于多途到达结构的定位方法、基于频域干涉结构的定位方法以及匹配场定位方法。
[0003]基于多途到达结构的深海声源定位及其深度估计方法通常是利用水听器阵列接收声源信号的多途时延值、俯仰角等信息与仿真结果进行匹配，从而实现对目标的定位。对于远距离目标而言，直达声与海面一次反射声到达时延差较小且难以分辨，声信号到达俯仰角随距离的增加变化缓慢，这就导致对于远距离目标，利用多途到达结构的目标定位方法近乎失效。基于频域干涉结构的定位方法则是利用深海直达声区环境下的“干涉条纹”现象进行定位。但随着目标距离的增加，时延差逐渐减小，干涉周期增加，从而影响...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于反卷积理论的深海垂直阵水下目标高精度定位方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：利用部署在深海海底区域的同步垂直水听器阵列接收声源目标辐射的声压信号，对接收的声压信号做频域波束形成处理获得信号功率谱；S2：计算所述同步垂直水听器阵列的自然指向性函数，对信号功率谱作频域反卷积自适应迭代计算，提取多途到达角估计值；S3：设置海洋环境文件及声源和接收器位置信息，仿真计算获得在设置的接收深度下位于不同声源深度网格点和不同距离网格点处的多途到达角的声场特征模板；S4：将S2提取的度多途到达角估计值与S3得到声场特征模板进行匹配，获得声源目标距离和深度估计数值；S5：对直达声区一倍海深距离范围内的声源目标进行边界拓展的反卷积解算，修正声源目标距离和深度估计数值，完成最终定位。2.如权利要求1所述的基于反卷积理论的深海垂直阵水下目标高精度定位方法，其特征在于，所述S1：利用部署在深海海底区域的同步垂直水听器阵列接收声源目标辐射的声压信号，对接收的声压信号做频域波束形成处理获得信号功率谱，具体包括如下步骤：S11：将包含M个阵元的同步水听器垂直线阵布放于深海海底区域，用于采集时域信号，水听器采样率；其中，M为垂直线阵阵元数，为第m个阵元在t时刻采集到的时域信号；S12：选定通道和时间窗，通道m 是指同步水听器垂直线阵的第m个阵元，m的取值是1~M，对时间段内的时域信号做傅里叶变换，得到第通道在频点处的频谱，其中，，频点为选定频带下界，频点为选定频带上界，K为选定频带中频点总数；计算全阵元在频点处的频谱与同步水听器垂直线阵的阵列导向矢量：：其中，d为阵元间距，c为垂直线阵中心位置的海水声速，为方位角；计算目标声源在频点处的频域波束输出：其中，conj（*）为取*的复共轭；对进行共轭补全，宽带叠加得到目标声源功率谱。3.如权利要求1所述的基于反卷积理论的深海垂直阵水下目标高精度定位方法，其特征在于，所述方位角，其取值范围为。4.如权利要求1~3任一所述的基于反卷积理论的深海垂直阵水下目标高精度定位方法，其特征在于，所述S2：计算所述同步垂直水听器阵列的自然指向性函数，对信号功率谱作频域反卷积自适应迭代计算，提取多途到达角估计值，具体包括如下步骤：
S21：计算垂直阵列在频点处的自然指向性函数PSF为，对选定频带内的作累加归一化得到：其中频点为选定频带下界，频点为选定频带上界，K为选定频带中频点总数；S22 采用Richardson
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Lucy算法对进行反卷积迭代计算，原始迭代公式如下：其中，为初始输入功率谱，为自然指向性函数，为第n次迭代获得的反卷积空间谱；x表示与来波角度相关的变量，y表示与阵列形状相关的变量；对、进行傅里叶变换，原始迭代公式中的两次积分计算均转换到频域进行卷积计算；S23：取第n次迭代获得的反卷积空间谱与作频域相乘获得第n次迭...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈同圣，吕嘉辉，罗再磊，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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