[发明专利]一种基于AR波数谱的水平阵动目标深度估计方法

权利要求书

1.一种基于AR波数谱的水平阵动目标深度估计方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤1、根据仿真或实验数据得到阵元域的声压，对其做常规波束形成得到波束域声压；

步骤2、将AR模型应用于波束域声压得到AR波数谱，并据此估计水平波数；

步骤3、对波束域做广义Hankel变换，得到基于FT的波数谱；

步骤4、根据估计的水平波数和FT波数谱估计模态函数；

步骤5、根据已有的环境信息计算拷贝模态函数；

步骤6、将估计的模态函数和拷贝模态函数相关得到深度模糊函数，其峰值位置即为深度的估计值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述将AR模型应用于波束域声压得到AR波数谱，具体为：

首先，进行数据预处理：

y[n]＝B(r_n)S(r_n)n＝1,2...L (1)

其中，B(r_n)为波束域数据，S(r_n)的作用是补偿声场中的扩展损失并且可以直接从数据中获得， 为平滑运算符；y[n]为线性系统的输出；r_n为第n个位置对应的距离，L为数据个数；

其次，建立AR模型：

其中，p为AR模型的阶数，a[k]为构造AR模型的第k个系数，u[n]为模型噪声；

最后，假定u[n]是一个零均值的高斯白噪声，方差为σ²，波数谱被表示为如下的形式：

通过估计a[1],a[2],…,a[p]和σ²的值可以得到P_AR；k_r是指水平波数，i表示虚数单位。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述广义Hankel变换的具体表达式为：

表示波数谱，z_r为接收水听器的布放深度，r₀为目标与接收水听器的起始距离，r为某一时刻目标与接收水听器间的距离，R为目标移动的距离。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述步骤6具体为：

根据基于AR模型的波数谱估计水平波数的结果和FT波数谱，得到对应的模态估计结果，并将该结果与拷贝模态匹配获得目标深度估计结果：

其中，D(z)为深度估计的模糊函数，M为模态个数，φ_m(z)为第m阶模态在z深度处的值，k_m为第m阶模态对应的水平波数，Δ是一个无穷小量，用于防止(6)式中分母为零情况的出现，为修正的模态函数。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述p为