[发明专利]一种基于宽带矩阵滤波的拖曳阵被动定位方法

权利要求书

1.一种基于宽带矩阵滤波的拖曳阵被动定位方法,其特征在于：该方法步骤如下，

步骤1，利用二维抛物方程模型计算出声场传播矩阵；

步骤2，通过矩阵乘法运算获得不同距离声源-接收器系统传播矩阵；

步骤3，根据声源深度和水平阵阵元位置从不同距离系统传播矩阵中抽取矩阵系数，形成新的稀疏系统传播矩阵；

步骤4，对稀疏系统传播矩阵进行处理，利用最小二乘估计方法，并增加对角负载因子，形成宽带矩阵滤波器组；

步骤5，采用宽带矩阵滤波器组对水平阵接收信号进行处理，对不同距离处理结果进行能量归一化，形成宽带距离-深度模糊度图，得到目标深度和距离估计结果。

2.根据权利要求1所述的基于宽带矩阵滤波的拖曳阵被动定位方法，其特征在于：步骤1中，二维抛物方程模型递推求解矩阵方程可按如下形式表示：

其中，R_l,S_l为海洋环境参数矩阵，U_N为不同距离声压向量，矩阵T(f,r+dr)为不同频率下距离水平阵r+dr距离处传播矩阵，dr为距离网格间隔。

3.根据权利要求1所述的基于宽带矩阵滤波的拖曳阵被动定位方法，其特征在于：步骤2中，距离接收阵不同距离处的系统传播矩阵，需要包含整个传输距离上所有步进传播矩阵的乘积：

PM(f,M*dr)＝T(f,M*dr)T(f,(M-1)*dr)…T(f,m*dr)…T(f,2)T(f,1)

其中，矩阵PM(f,M*dr)为不同频率不同距离处系统传播矩阵。

4.根据权利要求1所述的基于宽带矩阵滤波的拖曳阵被动定位方法，其特征在于：步骤3中，假定声源位于距离m*dr处，接收阵位于N₀*dz深度，(M₁～M₂)*dr距离处，系统传播矩阵满足：

其中，P_zs(f,(1:N)*dz)为初始声场向量，Ns为声源深度网格数，dz为深度网格间隔。

5.根据权利要求1所述的基于宽带矩阵滤波的拖曳阵被动定位方法，其特征在于：步骤4中，采用最小二乘估计，并增加矩阵对角加载因子，可得出不同频率和距离处深度模糊度估计结果：

P_zs(f,m*dr,(1:Ns)*dz)

＝(PM(f,m*dr)^TPM(f,m*dr)+δI)^-1PM(f,m*dr)^TP(f,m*dr,(M₁:M₂)*dr)

公式中符号(·)^T代表复数矩阵的共轭转置，δ为对角加载因子。

6.根据权利要求1所述的基于宽带矩阵滤波的拖曳阵被动定位方法，其特征在于：步骤5中，对不同距离处深度模糊度结果按如下方式进行能量均衡归一化：

7.根据权利要求1所述的基于宽带矩阵滤波的拖曳阵被动定位方法，其特征在于：步骤5中，通过宽带能量非相干叠加，可得到宽带二维模糊度结果：