[发明专利]一种基于网络节点间水声通信信号的声速剖面反演方法

权利要求书

1.一种基于网络节点间水声通信信号的声速剖面反演方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1)选择需要进行声速剖面反演的水域，利用该水域的声速剖面历史数据获取声速剖面经验正交函数，并利用经验正交函数重构一组声速剖面；

步骤2)通过声场计算模型模拟生成步骤1)中各声速剖面对应的接收信号；和

步骤3)将步骤2)中模拟生成的所有接收信号分别与该水域内网络节点间传输的水声通信信号做相关运算，选择最高相关系数对应的声速剖面作为该水域的最优声速剖面；

将计算获得的一组接收信号时间序列分别与实验中的宽带声场接收信号时间序列做匹配，当仿真的接收信号y_j(t)与实验中的接收信号的相关系数达到最高时，与之对应的声速剖面SSP_j是最优声速剖面。

2.根据权利要求1所述的基于网络节点间水声通信信号的声速剖面反演方法，其特征在于，所述的步骤1)包括：

步骤101)以测量获得的水域的声速剖面历史数据求平均，获得平均声速剖面，所述的平均声速剖面表示为：

其中，表示平均声速剖面，N表示测量获得的声速剖面总数，表示测量获得的第n个声速剖面，c_m,0表示中第m个平均值，c_m,n表示中第m个测量值，m的取值范围为1～M；

步骤102)利用步骤101)中的若干个声速剖面与平均声速剖面，构建测量声速剖面的协方差矩阵，所述的协方差矩阵表示为：

其中，r_ij表示协方差矩阵中第i行第j列位置的元素,c_1，n和c_i,n分别表示中第i个测量值和第j个测量值，c_i，0和c_j，0分别表示中第i个平均值和第j个平均值；

步骤103)对协方差矩阵进行特征值分解，得到特征值由大到小排列的M个特征矢量作为经验正交函数，所述的M个特征矢量表示为：

步骤104)利用步骤101)中获得的平均声速剖面和步骤103)中获得的经验正交函数重构声速剖面，重构的声速剖面表示为：

其中，表示重构的声速剖面，α_i表示第i阶声速剖面展开系数，H_i表示第i阶经验正交函数。

3.根据权利要求2所述的基于网络节点间水声通信信号的声速剖面反演方法，其特征在于，所述的声速剖面展开系数的计算公式表示为：

其中，c_m,0表示平均声速剖面中第m个平均值，c_m表示声速剖面中第m个元素，H_m,i表示第i阶经验正交函数中第m个元素。