[发明专利]深海环境下利用非同步垂直阵的宽带声源被动定位方法

权利要求书

1.一种深海环境下利用非同步垂直阵的宽带声源被动定位方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将N个接收水听器等间隔构成垂直阵，布放在临界深度以下的深海近海底，采集近海面宽带声源发出的信号；利用深度传感器获取接收水听器的深度z_n，其中n＝1,2,3...N；

步骤2、利用快速傅里叶变换对垂直阵采集的宽带信号进行处理：

单个水听器接收信号的快速傅里叶变换输出包含当前水听器深度上不同频率下的声强度P(f_k,z_n)，其中f_k是频率，f_k＝f_L+δk,k＝1,2...K，f_L是宽带信号的下限频率，δ是频率间隔，z_n是接收水听器的深度；对所有水听器接收到的信号进行计算，得到声源辐射的不同频率的信号在不同深度上的强度分布，构成强度分布矩阵M_K×N，该矩阵由P(f_k,z_n)构成；

步骤3、将强度分布矩阵M_K×N进行标准化处理，减弱水听器接收响应偏差的影响：

定义系数向量A＝{η₁,η₂,...,η_N}和能量向量S＝{s₁,s₂,...,s_N}；

其中利用迭代或其他优化算法计算使能量向量S方差最小的向量A；

计算得到向量A后，将矩阵M_K×N每一列的元素分别与向量A中的元素η_n相乘，得到新的强度分布矩阵M_K×N；

步骤4、对新强度分布矩阵M_K×N进行归一化处理：将矩阵M_K×N每一行向量线性规划到范围[-1,1]，该归一化后的强度分布矩阵为测量强度分布矩阵；

步骤5：将目标可能存在的区域划分网格，每个网格点对应声源距离r声源深度d，利用射线模型计算声源位于每个网格点时的预测强度分布矩阵P_K×N(r,d)；

所述目标可能存在的区域分布在距离深度二维平面上，距离一般为0-30km，深度一般为0-500米；

步骤6：利用代价函数计算出每个网格点——对应声源距离r声源深度d上代价函数的输出值；在距离深度二维网格上取得最大值的某个声源距离和深度是目标位置；所述代价函数为：

2.根据权利要求1所述深海环境下利用非同步垂直阵的宽带声源被动定位方法，其特征在于：所述步骤5的网格间隔为0.02km，深度上网格间隔为1米。