起伏声场，拖曳线列阵目标定位

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1、第25卷第1期信号处理Vo1．25．No．12009年1月SIGNALPR0CESSINGJan．2009起伏声场，拖曳线列阵目标定位黄勇李宇黄海宁(中国科学院声学研究所，北京100080)摘要：该文讨论了起伏声场下，拖曳线列阵目标定位问题。首先得到了声速起伏下的拖曳线列阵接收的散射声场方程，利用简正波滤波方法和MV—SPC波束形成方法，通过短线阵的水平移动，实现远程目标深度及距离的定位。数值仿真结果表明，拖曳线列阵，利用简正波滤波方法和MV—SPC波束形成方法可以很有效地实现对目标深度及距离的估计。关键词：拖曳线列阵；远程目标定位；简正波滤波；起伏声场；MV—SPC波束形成中图分类号：0

2、427，TB5文献标识码：A文章编号：1003—0530(2009)01—0022—06LongDistanceSourceLocalizationwithTowedUneArrayinAFluctuatingOceanHUANGYongLIYuHUANGHai—ning(InstituteofAcoustics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100080China)Abstract：Inthispaper，anewtechniqueaboutlongdistancesourcelocalizationinafluctuatingoceanwithtowe

3、dlinearrayis．presented．Atfirst，aacousticscatteringfieldreceivingequationfortowedlinearrayinrandomperturbedsound-speedprofilesisderived．Then，thisnewmethodisdescribedindetailthatobtainsalongdistantrangeanddepthsourcelocalizationbythenormal—modefilterandtheMV—SPCmethod，andbythelargesyntheticape~ureth

4、roughhorizontalmovingofashortlinearray．Thesimulatedresultsce~ifica—tedthatthetowedlinearraycanrealizeefectivelylongdistantsourcelocalizationbynormal—·modefilteringmethodandtheMV——SPCmethod．Keywords：Towedlinearray；Longdistancelocation；Normal·modefiltering；fluctuatingocean；MV—SPCbeamforming通过匀速直线运动，

5、持续接收运动中的声场信号，将时1引言间采样累积转化成空间采样累积，实现合成孔径的目水下声道中的声场可以用信道的简正波的和来表标远程定位的目的。文献[1]，[2]研究了分别研究了示，简正波的参数依赖于信道的特征和声源的参数。被动合成孔径声纳和主、被动合成孔径声纳目标远程传统的声源定位是由传播模型计算的声场去和接收的定位问题。声场进行匹配，这个方法称为匹配场方法(MFP)。研这里将研究在随机起伏海洋环境中，用拖曳线列究目标远程定位问题主要集中在基于垂直阵的匹配场阵进行远程目标定位问题。(VAMFP)或匹配模(VAMMP)方法。目标定位的方法主要是匹配场／匹配模方法，这两近年来，水平阵的匹配模(

6、HAMMP)和匹配场类方法更适合于垂直阵的目标远程定位。对水平拖曳(HAMFP)定位的研究正在引起人们的关注，也有一些线列阵声纳的目标远程定位有效的方法是模滤波成功的检测和定位的试验报道。研究表明，水平阵在方法。50倍波长的范围以内，随着接收阵尺度的增大可以大海洋声场环境，尤其是近海海洋声场环境，要比理幅度降低背景噪声对位置估计精度的影响。即水平阵想假设复杂得多。除波动的海面、分层的粗糙海底外，的空间尺度越长，定位精度越高，但是要使水平阵的尺中间还存在着内波和湍流等导致的声速梯度变化，使度增大，必将增大系统成本，往往实现起来也非常困得声波传播不再是简单的平面波或球面波，声场也是难。而被动合

7、成孔径的方法，利用小尺度的拖曳线阵，时空起伏动态变化、存在着精细结构的(图1为典型的收稿13期：2007年5月9日；修回日期：2007年lO月12日声纳技术国防科技重点实验室(51446050105ZK0202)资助课题。第1期起伏声场，拖曳线列阵目标定位浅海随机起伏声场结构图)。在这种情况下，传统的模的波数，表示目标的方位角，v叩为相速度，v滤波方法的处理效果会大大降低甚至失效。因此，这里采用首先进行简正波模滤波然后利