[发明专利]一种基于深海分布式垂直线列阵的目标被动定位方法

权利要求书

1.一种基于深海分布式垂直线列阵的目标被动定位方法，包括以下步骤：

步骤1)：将N个同步垂直线列阵布放于不同位置的海水中，用于同时采集t时刻的目标声源辐射的声压信号p_i,j(t)；其中，N≥3，每个所述垂直线列阵的探测节点位置为(X_i,Y_i)，i为第i个垂直线列阵，i＝1,2,...,N；j为所述垂直线列阵的第j个阵元，j＝1,2,...,M_i，M_i为第i个垂直线列阵的总阵元数；

步骤2)对每个所述垂直线列阵采集的声压信号进行方位谱估计，以获得t时刻的所述目标声源在每个所述垂直线列阵探测节点的到达角估计值

步骤3)结合海水声速剖面及每个所述垂直线列阵布放深度，利用声场模型计算每个所述探测节点与不同距离的所述目标声源对应的到达角模板值θ_i(r_s)，其中，r_s为所述目标声源与所述探测节点的水平距离；

步骤4)通过将每个所述探测节点的到达角估计值与该探测节点对应的模板值θ_i(r_s)进行匹配，以获得t时刻的所述目标声源与每个所述探测节点的距离估计值

步骤5)基于设定的目标声源位置的搜索范围和搜索网格间隔，获得所述搜索范围内每个网格点与每个所述探测节点的距离信息r_i(x,y)；

步骤6)将所述每个网格点与每个所述探测节点的距离信息r_i(x,y)和所述目标声源与每个探测节点的距离估计值进行匹配，以获得t时刻的所述目标声源的位置信息

2.根据权利要求1所述的基于深海分布式垂直线列阵的目标被动定位方法，其特征在于，所述步骤1)中所述垂直线列阵的单次采集时长为0.1s～10s，采样率为f_s，其中，f_s取值范围为100Hz～20kHz。

3.根据权利要求1所述的一种基于深海分布式垂直线列阵的目标被动定位方法，其特征在于，所述步骤2)中t时刻的所述目标在各个节点处的到达角估计值为t时刻所述目标声源到达方向与垂直线列阵法线方向的夹角。

4.根据权利要求1所述的基于深海分布式垂直线列阵的目标被动定位方法，其特征在于，所述步骤3)具体包括：利用基于射线理论的声场计算程序计算每个所述探测节点与不同距离的所述目标声源对应的到达角模板值θ_i(r_s)，其中，所述目标声源的深度z_s设置为0-600m范围内的任一深度值，所述目标声源与所述探测节点的水平距离r_s的范围为0至30km，所述目标声源的之间的距离间隔设置5m。

5.根据权利要求1所述的一种基于深海分布式垂直线列阵的目标被动定位方法，其特征在于，所述步骤4)具体包括：将t时刻的每个所述探测节点的目标声源到达角估计值与该探测节点与不同距离的所述目标声源的对应的到达角模板值θ_i(r_s)进行匹配，以获取在t时刻，所述目标声源与每个所述探测节点的距离估计值；其中，匹配时定义第一代价函数为：

所述第一代价函数Q_i(t,r_s)的最大值对应的距离为t时刻所述目标声源与第i个布放节点的距离估计值其中，r_s为所述目标声源与所述探测节点的水平距离，其范围为0至30km。

6.根据权利要求1所述的基于深海分布式垂直线列阵的目标被动定位方法，其特征在于，所述步骤5)中搜索范围内每个网格点与各垂直线列阵探测节点的距离r_i(x,y)，在笛卡尔直角坐标系下为：

其中，(x,y)为所述搜索范围内各个网格点的坐标位置，网格间隔设为5m。