[发明专利]基于垂直波束谱空间差异因子的浅海目标深度分辨方法

权利要求书

1.一种基于垂直波束谱空间差异因子的浅海目标深度分辨方法，其特征在于，包括以下步骤：

对垂直阵接收的声信号做常规波束形成处理，得到数据波束图；

基于环境参数和垂直基阵配置，获取垂直阵的拷贝场波束图；

基于数据波束图和拷贝场波束图计算二维的相关系数；

基于二维相关系数分别计算对应水面声源区间和水下声源区间的平均相关系数；

按照平均相关系数计算垂直波束谱空间差异因子；

按照垂直波束谱空间差异因子和判决门限，对水面目标或水下目标作出判决。

2.如权利要求1所述的一种基于垂直波束谱空间差异因子的浅海目标深度分辨方法，其特征在于，所述的做常规波束形成处理以获取数据波束图的公式为

A^data(θ，r，z_s)＝|∑_jexp(-ikz_jsinθ)p^data(z_j，r，z_s)|²，其中θ为波束形成的角度，r为距离变量，z_s为实际声源深度，i为虚数单位，k为波数，p^data(z_j，r，z_s)为测量的复声压场，z_j为第j个阵元的深度。

3.如权利要求1或2所述的一种基于垂直波束谱空间差异因子的浅海目标深度分辨方法，其特征在于，所述获取垂直阵的拷贝场波束图包括以下步骤：

基于环境参数与垂直阵信息，通过声场模型生成拷贝场垂直阵数据p^rplc(r，z；z_j)，r为距离变量，z为深度变量，z_j为第j个阵元的深度；

对拷贝场垂直阵数据做常规波束形成处理，得到拷贝场波束图A^rplc(θ，r，z)；

所述的做常规波束形成处理以得到拷贝场波束图的公式为A^rplc(θ，r，z)＝|∑_jexp(-ikz_jsinθ)p^rplc(r，z；z_j)|²，其中，θ为波束形成的角度，r为距离变量，z为深度变量，i为虚数单位，k为波数，p^data(z_j，r，z_s)为测量的复声压场，z_j为第j个阵元的深度。

4.如权利要求3所述的一种基于垂直波束谱空间差异因子的浅海目标深度分辨方法，其特征在于，所述声场模型为简正波模型。

5.如权利要求1所述的一种基于垂直波束谱空间差异因子的浅海目标深度分辨方法，其特征在于，所述二维的相关系数的计算公式为

其中，θ₀为垂直基阵倾角，z为深度变量，分别表示和的矩阵元素求和的平均值，表示A^data的第m行、n列的元素，表示A^rplc的第m行、n列的元素。

6.如权利要求5所述的一种基于垂直波束谱空间差异因子的浅海目标深度分辨方法，其特征在于，

所述水面声源区间的平均相关系数的计算公式为z₁为设定的水面目标的临界深度；

所述水下声源区间的平均相关系统的计算公式为z₂为水下目标的上临界深度，z₃为水下目标的下临界深度。

7.如权利要求6所述的一种基于垂直波束谱空间差异因子的浅海目标深度分辨方法，其特征在于，所述垂直波束谱空间差异因子的计算公式为R_d＝R_d1-R_d2。

8.如权利要求7所述的一种基于垂直波束空间差异因子的浅海目标深度分辨方法，其特征在于，所述的按照垂直波束谱空间差异因子和判决门限，对水面目标或水下目标作出判决为R_d(z_s)＞0，则为水面目标；R_d(z_s)＜0，则为水下目标。