[发明专利]一种基于矩阵滤波的水平阵匹配定位方法

权利要求书

1.一种基于矩阵滤波的水平阵匹配定位方法,其特征在于：该方法步骤如下，

步骤1，采用高阶抛物方程模型，计算出不同步进处声场传播矩阵；

步骤2，通过不同步进处声场传播矩阵的乘法运算得到声源-接收范围内的系统传播矩阵；

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，形成矩阵滤波器组；

步骤5，采用矩阵滤波器组对水平阵接收信号进行处理，形成距离-深度模糊度图，获得目标定位结果。

2.根据权利要求1所述的基于矩阵滤波的水平阵匹配定位方法，其特征在于：步骤1中，采用二维高阶Padé近似的抛物方程表示成多步矩阵方程，具体如下，

R_lU_l＝S_lU_l-1(l＝1,2,...,L),

其中，R_l,S_l为海洋环境参数矩阵，U_l为不同距离声压向量。

3.根据权利要求1所述的基于矩阵滤波的水平阵匹配定位方法，其特征在于：步骤2中，由上一个水平距离处的不同深度声场值向量向下一个水平距离处的不同深度声场值向量递推求解的过程，可按如下的形式表示：

其中，矩阵T(r+dr)为距离水平阵r+dr距离处传播矩阵，dr为距离网格间隔。

4.根据权利要求1所述的基于矩阵滤波的水平阵匹配定位方法，其特征在于：步骤3中，r+dr距离处系统传播矩阵可以表示为：

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

其中，PM为不同距离处系统传播矩阵。

5.根据权利要求1所述的基于矩阵滤波的水平阵匹配定位方法，其特征在于：步骤4中，在已知接收阵上声压时，可通过矩阵滤波器组估计声源位置，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，则满足：

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

6.根据权利要求1所述的基于矩阵滤波的水平阵匹配定位方法，其特征在于：步骤4中，采用最小二乘法并增加矩阵对角加载因子，可得出距离-深度模糊度估计结果：

P_zs＝(PM^TPM+δI)^-1PM^TP

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。