[发明专利]基于频差自积的会聚区区号判别方法

说明书

本发明公开了一种基于频差自积的会聚区区号判别方法：对垂直阵上各阵元接收的信号均做频差自积处理，得到对应的各频差自积测量场；根据深海环境参数，通过声场模型获取各阵元位置的格林函数，对各阵元的格林函数均做频差自积处理，得到对应的各频差自积拷贝场；对频差自积测量场和频差自积拷贝场做自积匹配处理，得到声源位置的模糊度面；对声源位置的模糊度面在频率及频差维度做平均处理，得到声源位置在距离维度的模糊度面。本发明利用频差自积，大大降低了失配对声源定位的影响，从而进行远距离不同会聚区处声源的定位，实现会聚区区号的判别，从而可以实现目标的准确定位。

技术领域

本发明属于声源定位技术领域，具体来说涉及一种基于频差自积的会聚区区号判别方法。

背景技术

在深海环境下，利用会聚区的会聚效应可以更好地实现目标的远程探测和定位。因此，有关会聚区声场特性的理论研究一直受到国内外学者的高度关注。张仁和(张仁和.水下声道中的反转点会聚区简正波理论[J].声学学报，1980，1∶28-41.)推导了会聚区声场理论，可以快速而准确地汇报会聚区声场。在海洋未知远距离声源定位中，匹配场处理(Homer.P.Bucker.Use of calculated sound fields and matched-field detection tolocate sound sources in shallow water[J].J.AcouSt.Soc.Am，1976，59(2)：368-373.)因其良好的性能而被广泛应用，但传统匹配场处理面临受限于噪声干扰、接收阵列稀疏、不合适的阵列几何以及未知的声学环境等。其中，在处理距离大于100km，频段为数百赫兹的目标时，环境失配是最难克服的问题，且随着距离和频率的增大，环境失配带来的影响也会更严重，从而无法准确定位目标。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种基于频差自积的会聚区区号判别方法，以解决现有传统匹配场方法在深海远距离环境下失配严重的问题。

为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：

一种基于频差自积的会聚区区号判别方法，包括以下步骤：

对垂直阵上各阵元接收的信号均做频差自积处理，得到对应的各频差自积测量场；

根据深海环境参数，通过声场模型获取各阵元位置的格林函数，对各阵元的格林函数均做频差自积处理，得到对应的各频差自积拷贝场；

对频差自积测量场和频差自积拷贝场做自积匹配处理，得到声源位置的模糊度面；

对声源位置的模糊度面在频率及频差维度做平均处理，得到声源位置在距离维度的模糊度面。

优选地，所述对垂直阵上各阵元接收的信号均做频差自积处理包括以下步骤：将阵列各阵元采集到的信号做傅里叶变换，得到频域声压级；将各阵元的频域结果按不同中心频率计算不同频差的自乘积。

优选地，对阵元接收的信号进行频差自积处理的公式为

(1)式中，AP_j为对应于第j个阵元的频差自积测量场，ω为角频率，Ω_L＜ω＜Ω_H，Δω为预设的频差，Ω_L表示处理频带的下边界，Ω_H表示处理频带的上边界，P_j为垂直阵中第j个阵元接收到的声信号，为P_j的共轭转置。

优选地，所述声场模型为简正波模型。

优选地，对格林函数做频差自积处理的公式为