[发明专利]一种基于垂直线列阵的深海盲解卷积方法

权利要求书

1.一种基于垂直线列阵的深海盲解卷积方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：在深海海底布放一套垂直线列阵接收海面声源发出的宽带信号；所述的垂直线列阵由M个阵元组成，阵元间隔为d，阵列采样频率为f_s，第j个阵元接收的时域信号为x_j(k)，k为采样时间点；

步骤2：对垂线阵接收信号进行频域宽带波束形成，具体流程如下：首先对阵元接收信号进行快速傅立叶变换，得到频域接收信号，记第j个阵元的频域接收信号为X_j(f)；其次，在指定频带[B₁,B₂]Hz内，对每个频点上的接收信号进行波束形成，频点f_n处指向角度θ的波束形成器权值为

其中上标“T”表示转置运算，c为波束形成参考声速，i为虚数单位；频点f_n处指向角度θ的波束形成器输出为

其中上标“H”表示共轭转置运算，“×”表示向量相乘，n＝1,2,…,N，N为波束形成频点数；

在指定频带[B₁,B₂]Hz内，将所有频点的波束形成器输出非相干叠加，得到宽带波束形成方位谱

步骤3：记波束形成方位谱B(θ)的最大值对应的角度为θ_max，取θ_max方向对应的所有频点的波束形成器输出组成向量

Y(θ_max)＝[Y(θ_max,f₁),Y(θ_max,f₂),…Y(θ_max,f_N)]^T (4)

步骤4：对步骤3中波束形成器输出向量Y(θ_max)进行快速逆傅里叶变换，得到波束形成器输出的时域信号

y(k,θ_max)＝2real{IFFT{Y_a(θ_max)}} (5)

其中real{·}表示取实部运算，IFFT{·}表示快速逆傅立叶变换，Y_a(θ_max)表示补零后的频域波束形成器输出向量；

步骤5：对y(k,θ_max)进行自相关，得到自相关函数

其中L为接收机开机时长，对R(σ,θ_max)进行峰值搜索，得到直达路径和海面反射路径之间的时延差σ_D/SR

其中max{·}表示取最大值；

步骤6：使用θ_max方向的波束形成器输出和直达-海面反射路径的时延差σ_D/SR构造相位补偿因子，频点f_n处的相位补偿因子为

其中arg(·)表示取相位运算；

步骤7：使用步骤6中的相位补偿因子对阵元接收信号进行相位补偿，得到信道冲激响应的估计结果；第j个阵元频点f_n的频域信道冲激响应估计结果为

步骤8：对步骤7所得到的频域信道冲激响应进行快速逆傅里叶变换，得到时域信道冲激响应结果；将第j个阵元对应的所有频点处的频域冲激响应结果组成向量

G_j＝[G_j(f₁),G_j(f₂),…G_j(f_N)]^T (10)

对G_j进行补零操作，将处理频带外的分量置零；对补零后的频域冲激响应G_aj进行快速逆傅立叶变换即可得到第j个阵元处的时域信道冲激响应

g_j(k)＝2real{IFFT{G_aj}} (11)

步骤9：对于垂线阵的所有阵元执行步骤7和步骤8，即可得到垂直线列阵与声源之间信道冲激响应的估计值。

2.根据权利要求1所述的一种基于垂直线列阵的深海盲解卷积方法，其特征在于所述的声源位于海面以下200m，声源信号带宽不小于300Hz。