[发明专利]一种移动平台对水下目标的被动声定位方法

权利要求书

1.一种移动平台对水下目标的被动声定位方法，其步骤包括：

1)移动平台每移动一步接收一次水下目标辐射的噪声信号；其中一步为一设定距离长度；

2)根据所述噪声信号计算当前位置处该移动平台上各阵元之间的声传播时间差；

3)利用之前计算的若干声传播时间差及其对应的移动平台位置求取该移动平台当前位置的目标函数；

4)利用寻找该目标函数最小值的优化方法对该水下目标进行搜索定位，得到该移动平台当前位置对该水下目标的定位估计结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，求取该移动平台当前位置的目标函数的方法为：

31)设移动平台移动第k步后的当前位置为该移动平台上第i个阵元的当前位置为第i个阵元相对于该移动平台原点的位置；i＝1,2,…,m，其中m为该移动平台上的阵元总数；

32)设置一阵元为参考阵元，设当前水下目标的估计位置为第i个阵元与参考阵元到当前水下目标估计位置之间的距离差ΔR_i＝R_i+1-R₁,i＝1,2,…,m-1；R_i为当前水下目标估计位置到第i个阵元的距离；R₁为当前水下目标估计位置到参考阵元的距离；

33)根据该水下目标当前位置到第i个阵元与参考阵元的声传播时间差Δt_i计算阵元间观测距离差ΔR′_i＝cΔt_i，然后计算距离差向量其中，g_i＝ΔR_i-ΔR′_i，i＝1,2,…,m-1,c为水中声速；

34)生成目标函数其中k为该移动平台当前移动的步数，N为设定步数；如果k<N，则目标函数为

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，利用寻找该目标函数最小值的优化方法对该水下目标进行搜索定位的方法为：

41)设定第k步目标位置估计初值为设定第k步的收敛条件；

42)利用之前若干步时的移动平台位置及对应声传播时间差信息，计算当前第k步处第j次迭代时的目标函数及其对于目标估计位置坐标的梯度

43)将当前迭代次数j的目标位置加上负梯度与步长系数乘积得到新的估计目标位置μ为步长系数；

44)如果达到收敛条件，则终止迭代；否则，重复步骤42)～43)，直至达到终止条件，得到该移动平台移动第k步处的最终目标定位估计

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，第k步的收敛条件为目标函数值Jk_min、迭代步数Nk_max；判断是否达到收敛条件的方法为：如果当前目标函数的数值小于或等于目标函数值Jk_min，则终止迭代；如果没有达到目标函数值Jk_min，但达到预先设定的步数Nk_max，则终止迭代。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对步骤4)得到的定位估计结果进行优化，其方法为：

51)设定终止条件收敛目标函数值J_min及移动平台最大移动步数N_max；

52)根据第k步得到的目标定位估计结果重新计算该移动平台第k步位置处的距离差向量

53)计算该移动平台第k步处的目标函数及其对于该移动平台当前位置坐标的梯度

54)更新该移动平台的位置为其中，d为该移动平台移动偏移量的步长；

55)如果该移动平台第k步时的目标函数值小于或等于收敛目标函数值J_min，则终止迭代；如果没有达到该收敛目标函数值J_min，但达到步数N_max，则终止迭代；否则，重复步骤52)～54)，直至达到终止条件，得到最终目标定位估计结果

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，设定该移动平台在固定深度z₀的水平方向移动，即计算梯度在(x,y)平面的二维投影，采用梯度在(x,y)平面的二维投影方向更新该移动平台二维坐标(x,y)位置。