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[发明专利]一种基于深海矢量垂直阵的宽带目标三维被动定位方法-CN202310501122.8在审
发明人： 戚聿波;周士弘;罗再磊;沈同圣;刘昌鹏;敦劲琮 -专利权人：中国科学院声学研究所;中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院
申请日： 2023-05-06 - 公布日： 2023-09-05 - 主分类号： G01S7/539 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于深海矢量垂直阵的宽带目标三维被动定位方法，所述方法包括：将矢量垂直线列阵布放入水中接收目标声源辐射的宽带声压和矢量信号；利用矢量传感器姿态仪记录的数据对矢量通道信号进行修正；对声压通道和修正后矢量通道信号进行空间功率谱估计，获得目标的到达角估计值和宽带波束输出声场；获得X方向和Y方向的复声强，利用复声强比值估计目标方位；将目标到达角估计值与不同假设声源距离下的到达角模板值进行匹配估计目标的距离；获得多途到达时延估计值，将多途到达时延估计值与不同声源深度下的模板值进行匹配估计目标声源的深度。本发明突破了传统深海标量垂直阵仅能给出目标距离和深度信息，而不能给出目标方位的限制。
一种基于深海矢量垂直宽带目标三维被动定位方法

[发明专利]一种利用深海垂直阵的窄带线谱目标深度估计方法及系统-CN202310495481.7在审
发明人： 戚聿波;周士弘;刘昌鹏;敦劲琮 -专利权人：中国科学院声学研究所
申请日： 2023-05-05 - 公布日： 2023-08-18 - 主分类号： G01S5/20 文献下载
摘要：本发明涉及水声探测、声呐技术等领域，涉及一种利用深海垂直阵的窄带线谱目标深度估计方法及系统。本发明包括：步骤1.通过垂直水听器阵列采集不同时刻近海面运动目标发出的窄带线谱信号时域波形；步骤2.对窄带线谱信号时域波形进行处理获得空间功率谱，并基于空间功率谱获得实测的声场强度随到达角的变化曲线，同时计算得到不同假设声源深度下的声场强度随到达角的变化曲线；步骤3.将实测的声场强度随到达角的变化曲线与不同假设声源深度下的声场强度随到达角变化曲线通过代价函数进行匹配，匹配度最高的声源深度即为声源深度估计值。本方法适用于目标声源可用频段非常窄的情况，在较短的阵列孔径下，仍可以实现深度估计。
一种利用深海垂直窄带线谱目标深度估计方法系统

[发明专利]一种目标三维被动定位方法及装置-CN202310501124.7在审
发明人： 戚聿波;周士弘;刘昌鹏;敦劲琮 -专利权人：中国科学院声学研究所
申请日： 2023-05-06 - 公布日： 2023-08-04 - 主分类号： G01S7/539 文献下载
摘要：本发明提供了一种目标三维被动定位方法及装置，该方法包括：将矢量垂直线列阵布放入水，接收目标声源辐射的宽带声压和矢量信号；利用矢量传感器姿态仪记录的数据对矢量通道信号进行修正；构建声压通道和矢量通道联合的方位角域和到达角域二维导向矢量，获得目标的方位角估计值、到达角估计值和宽带波束输出声场；将目标到达角估计值与不同假设声源距离下的到达角模板值进行匹配估计目标的距离；获得多途到达时延估计值，估计目标声源的深度。本发明利用深海矢量垂直阵结合二维空间功率谱估计、到达角匹配、到达时延匹配，实现了目标方位、距离和深度的三维被动定位。突破了传统深海标量垂直阵不能给出目标方位信息的限制。
一种目标三维被动定位方法装置

[发明专利]一种基于水平线列阵的信道脉冲响应被动估计方法-CN202210891314.X有效
发明人：刘昌鹏;周士弘;戚聿波;张雪冬;张地;杨习山 -专利权人：中国科学院声学研究所
申请日： 2022-07-27 - 公布日： 2023-05-26 - 主分类号： H04L25/02 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于水平线列阵的信道脉冲响应被动估计方法，该方法首先对水平阵列接收到的声压信号进行Fourier变换，得到频域声压信号，对频域声压信号进行处理获得阵元位置‑频率域的声强干涉条纹，并提取条纹斜率。然后，提取参考阵元的声压信号的相位，将提取结果依次与其它各阵元接收的声压信号进行互相关。最后，对互相关后的阵列数据，在频域沿着条纹进行波束形成，波束输出即为声源与参考阵元的信道脉冲响应的估计结果。本发明方法可被用于宽带脉冲信号和目标辐射噪声信号，而且通过沿条纹的相干处理，本发明方法可在较短时间内获得信道脉冲响应的有效估计结果，并相比盲解卷积方法能够在低信噪比下获得更高的信道脉冲响应估计精度。
一种基于水平线列阵信道脉冲响应被动估计方法

[发明专利]一种基于互相关相位补偿的水平阵列信号获取方法-CN202210895941.0有效
发明人：刘昌鹏;周士弘;戚聿波 -专利权人：中国科学院声学研究所
申请日： 2022-07-27 - 公布日： 2023-04-07 - 主分类号： G01S5/18 文献下载
摘要：本发明提出一种基于互相关相位补偿的水平阵列信号获取方法。该方法首先将水平阵列接收的时域信号变换到频域，获得水平阵列接收信号的频域数据；其次，依据水平阵列接收信号的频域数据进行频域常规波束形成，将波束输出强度极大值位置处的波束输出结果提取相位后与其它阵元信号做互相关，得到互相关后的频域数据；然后，对互相关后的频域数据进行频移波束形成，获得主瓣输出方位角度信息；最后，依据声场的波导不变性和互相关频域数据波束形成主瓣输出方位角度信息，对互相关后的频域数据进行频移补偿，获得相关性提升后的阵列数据。与直接频移补偿的方法相比，本发明方法不仅可用于频谱缓变的脉冲信号，也可用于频谱随机变化的噪声信号。
一种基于互相相位补偿水平阵列信号获取方法

[发明专利]一种基于单矢量水听器的深海声场多途到达结构的分离方法-CN202210168409.9有效
发明人：杜淑媛;戚聿波;周士弘;刘昌鹏;张地;曹景普 -专利权人：中国科学院声学研究所
申请日： 2022-02-23 - 公布日： 2022-11-22 - 主分类号： G01H3/00 文献下载
摘要：本发明涉及水声探测和声纳技术领域，涉及一种基于单矢量水听器的深海声场多途到达结构的分离方法。本发明的技术方案所提供的基于单矢量水听器的深海声场多途到达结构的分离方法，通过布放于深海近海面附近的单个矢量水听器，采集深度大于布放位置的水下声源辐射的宽带信号，记录时间域的标量声压信号和质点振速信号；通过不同分量相加或者相减的方式，获得深海声场的上行波场和下行波场，以实现波场分离的目的，本发明提供的方法计算量小，对硬件要求低，可以得到纯粹的单条路径的时间域波场。
一种基于矢量水听器深海声场到达结构分离方法

[发明专利]一种基于深海分布式垂直线列阵的目标被动定位方法-CN202111533397.7有效
发明人： 戚聿波;罗再磊;周士弘;沈同圣 -专利权人：中国科学院声学研究所;中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院
申请日： 2021-12-15 - 公布日： 2022-11-22 - 主分类号： G01S5/22 文献下载
摘要：本发明提供的基于深海分布式垂直线列阵的目标被动定位法，包括：步骤1)：将3个及以上同步垂直线列阵，同时采集t时刻的目标声源辐射的声压信号；步骤2)对每个声压信号进行方位谱估计，获得每个探测节点的到达角估计值；步骤3)利用声场模型，计算对应的到达角模板值；步骤4)通过到达角估计值与对应的模板值进行匹配，获得目标声源与每个探测节点的距离估计值；步骤5)基于搜索范围和搜索网格间隔，获得每个网格点与每个探测节点的距离信息；步骤6)将距离信息和距离估计值进行匹配，获得目标声源的位置信息。本发明提供的方法通过增加系统配置，利用三个及以上探测节点的距离信息实现了目标声源位置信息的实时估计。
一种基于深海分布式垂直线列阵目标被动定位方法

[发明专利]一种基于水平线列阵的输出增强的波束形成方法及其系统-CN202110613560.4有效
发明人：刘昌鹏;周士弘;戚聿波;顾怡鸣 -专利权人：中国科学院声学研究所
申请日： 2021-06-02 - 公布日： 2021-12-07 - 主分类号： G01S7/524 文献下载
摘要：本发明属于水声探测和声纳技术领域，具体地说，涉及一种基于水平线列阵的输出增强的波束形成方法及其系统，包括：针对某一浅海区域，水平线列阵中的各个阵元在同一时间点记录各自接收的脉冲信号时域波形；对各阵元记录的脉冲时域波形进行傅里叶变换得到各阵元信号的频域声压数据，再对各阵元信号的频域声压数据进行谱分析，得到各阵元信号的声强数据；再根据各阵元信号的声强数据，绘制声强随频率–阵元位置联合分布的图像，检测该分布图像中的干涉条纹；再对各阵元信号的频域声压数据进行相位补偿，得到补偿后的各阵元信号的频域声压数据，获得进行波束形成所需要的频域声压数据；再根据波束形成所需要的权系数，计算指向目标方位的波束输出。
一种基于水平线列阵输出增强波束形成方法及其系统

[发明专利]一种矢量水听器布放深度估计方法-CN202110235836.X有效
发明人： 戚聿波;周士弘;江磊;杜淑媛;刘昌鹏;张地;敦劲琮 -专利权人：中国科学院声学研究所
申请日： 2021-03-03 - 公布日： 2021-11-09 - 主分类号： G01S15/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种矢量水听器布放深度估计方法，所述方法包括：接收声源辐射的宽带声压和三分量质点振速的时域信号，处理时域信号获得x、y和z三个方向的声能流；利用x方向和y方向的声能流估计声源方位角并合成水平声能流；由z方向的声能流和水平声能流的比值估计出声源到达角；根据声源到达角估计值，结合声速剖面计算该到达角下不同矢量水听器深度对应的直达波与海底反射波的时延模板值；获得直达波与海底反射波的到达时延估计值；计算直达波与海底反射波的到达时延估计值与时延模板值的差值，将差值最小的时延模板值对应的深度作为矢量水听器布放深度估计值。
一种矢量水听器布放深度估计方法

[发明专利]一种基于多途特征匹配的单矢量水听器声源深度估计方法-CN202011000597.1有效
发明人： 戚聿波;周士弘;杜淑媛;江磊;梁玉权;刘昌鹏 -专利权人：中国科学院声学研究所
申请日： 2020-09-22 - 公布日： 2021-05-18 - 主分类号： G01S11/14 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于多途特征匹配的单矢量水听器声源深度估计方法，包括：接收目标辐射的宽带声压和三分量质点振速的时域信号，处理时域信号获得x、y和z三个方向的声能流和去均值后的声场强度谱；利用x方向和y方向的声能流估计目标方位角并合成水平声能流；由z方向的声能流和水平声能流的比值计算目标到达角的估计值；利用谱分析对去均值后的声场强度谱进行二重谱分析获得多途时延估计值；根据目标到达角的估计值结合声速剖面计算该到达角下不同声源深度对应的多途时延模板值；计算多途时延估计值与不同声源深度下的多途时延模板值的差值，将差值最小的多途时延模板值对应的深度作为目标声源深度估计值。
一种基于特征匹配矢量水听器声源深度估计方法

[发明专利]一种利用单矢量水听器的宽带声源深度估计方法-CN202010386473.5有效
发明人： 戚聿波;周士弘;杜淑媛;梁玉权;刘昌鹏 -专利权人：中国科学院声学研究所
申请日： 2020-05-09 - 公布日： 2020-12-29 - 主分类号： G01S5/18 文献下载
摘要：本发明公开了一种利用单矢量水听器的宽带声源深度估计方法，包括：通过单矢量水听器采集近海面宽带声源发出的四分量宽带信号；利用快速傅里叶变换对单矢量水听器采集的四分量宽带信号进行处理，得到各频点处的四分量信号频谱；由各频点处的四分量信号频谱，计算得到三个方向的声能流，然后计算目标到达角；对声压信号频谱强度进行去均值处理获得去均值后的声场强度谱，对声场强度谱沿频率轴进行谱分析，获得到达时延谱或频率干涉周期谱；利用声源深度与到达时延谱、目标到达角三者的关系建立深度函数或者利用声源深度与频率干涉周期谱、目标到达角三者的关系建立深度函数；则深度函数最大值点对应的深度为声源深度估计值。
一种利用矢量水听器宽带声源深度估计方法

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