[发明专利]一种基于深海声道的超远程水下声定位方法

权利要求书

1.一种基于深海声道的超远程水下声定位方法，其特征在于包括以下步骤：

1)构建格网和距离组：将分布式水声定位系统所有节点能够的覆盖海区范围划分为格网，计算每个格网到所有分布式水声定位系统节点的水平距离，构成距离组；

2)计算声线入射角：采用垂直水声阵列的波束形成算法，计算每个节点的声波垂直入射角；

3)重建声线轨迹：选取步骤1)中的一个格网和分布式水声定位系统的一个节点，将步骤2)中的垂直入射角作为声线的出射角，以节点位置作为声源位置对传播过程进行仿真，得到声线的传播轨迹；

4)构成声线轨迹序列：对分布式水声定位系统每个节点均采用步骤3)的处理，得到所有节点到格网的声线轨迹，构成该格网的声线轨迹序列；

5)计算声源位置概率：将该格网的距离组带入步骤4)得到的声线轨迹序列，提取该格网的深度组，计算深度组标准差的倒数作为该格网属于真实声源位置的概率；

6)估计声源位置和深度：遍历所有格网，执行步骤5)的处理，得到整个海区声源位置的概率分布，选取概率最高的格网位置作为声源位置的估计值，进而将该格网深度组的平均值作为声源深度的估计值。

2.如权利要求1所述一种基于深海声道的超远程水下声定位方法，其特征在于在步骤1)中，所述构建格网和距离组的具体步骤为：

(1)建立非同步采集分布式水声定位系统：该系统由至少3个观测节点构成，每个节点由一个基于多通道自容式水声记录仪的垂直阵构成，垂直阵水听器间为时间同步采集；水听器深度覆盖深海声道，节点间的距离不低于1000km；

(2)将分布式水声定位系统所有节点能够覆盖的海区范围按照固定的距离步长划分为水平二维格网，计算每个格网到所有分布式水声定位系统节点的水平距离，构成距离组，距离步长由声源定位的精度要求决定。

3.如权利要求1所述一种基于深海声道的超远程水下声定位方法，其特征在于在步骤2)中，所述计算声线入射角的具体方法为：利用垂直阵计算声信号垂直到达角，即垂直方向的入射角；根据现有成熟的波束形成算法，对垂直阵采集的水声数据进行波束形成，得到声信号的入射角。

4.如权利要求1所述一种基于深海声道的超远程水下声定位方法，其特征在于在步骤3)中，所述重建声线轨迹的具体步骤为：选取步骤1)中的一个格网和分布式水声定位系统的一个节点，根据声场互易性原理，将步骤2)中的垂直入射角θ作为声线的出射角，其范围为(-90,90)，单位为°，水平方向为0°，垂直向上为-90°；以节点位置作为声源的位置，选取最接近声道轴的水听器所在深度作为声源深度，采用水声传播模型对传播过程进行仿真，计算声线的轨迹曲线，距离范围超过为分布式水声定位系统所有节点能够覆盖海区的最大半径，声速剖面采用混合坐标大洋环流模式的海洋温盐深数据进行估计，海底地形数据采用全球海洋通用水深的数据。

5.如权利要求1所述一种基于深海声道的超远程水下声定位方法，其特征在于在步骤5)中，所述计算声源位置概率的具体步骤为：根据声场互易原理，所有节点发出的声线应该在某个格网位置交汇于相同的深度，即声源的三维位置，以深度值为指标，将步骤4)格网的距离组带入其声线轨迹序列，提取每个节点到达该格网的声线轨迹深度，构成该格网的深度组，计算深度组标准差的倒数作为该格网属于真实声源位置的概率。