水中近场目标位置确定方法仿真研究.pdf

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1、第36卷第2期舰船科学技术Vo1．36，No．22014年2月SHIPSCIENCEANDTECHN0L0GYFeb．．20l4水中近场目标位置确定方法仿真研究张明伟(大连测控技术研究所，辽宁大连116013)摘要：通过分析目标源深度变化时聚焦波束形成二维声图法定位的特点，提出2种目标声源的深度动态扫描方法，即过阵过程深度探测法和正横时能量最大深度探测法。在理想情况下，目标声源深度的测量不仅可以实现目标声源的二维精确定位，还可实现目标声源的三维精确定位。利用理论仿真分析2种深度探测法的准确性与适用范围，并给出三维精确定位的结果。关键词：聚焦波束形成；声图；过阵过程；能量最大；源深度测量中图

2、分类号：U664．5+1文献标识码：A文章编号：1672—7649(2014)02—0072—05doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2014．02．015Threedimensionalpreciselocalizationmethodonwaternear-fieldsourceZHANGMing—wei(DalianScientificTestandControlTechnologyInstitute，Dalian116013，China)Abstract：Twodepthscanningmethodswasdevelopedforthegoalsourceby

3、analyzingunderwaterimagemechanismindepthmeasurement．Thetwomethodsareprocessthrougharraydepthdetectionmethodandabeamenergymaximumdepthdetectionmethodeach．Analyzingmeasurementresultofthegoaldepthunderidealconditionscanachievetwo—dimensionalaccuratepositioningofthegoalandcanalsoachievethree—dimension

4、alaccuratepositioningofthegoa1．Throughtheoreticaldataanalysis，itcangiveaccuracyandapplicablescopeofthetwomethodsfordepthscanningandgiveresultsofthree—dimensionalaccuratepositioningofthegoa1．Keywords：focusedbeamforming；underwaterimage；processthrougharraydepthdetection；energymaximum；sourcedepthmeasu

5、rement布图的精确测量及水中近场目标的三维精确定位。本O引言文通过在目标声源深度变化时聚焦波束形成声图法二阵列信号处理是声呐、雷达、通信等领域的研究维定位的特点，给出2种目标声源的深度动态扫描方热点之一。而基于平面波假设，适用于远场的常规波法，分析并比较2种扫描方法的适用范围，根据上述束形成是阵列信号处理的重要组成部分，它只需要补分析可以实现目标声源的二维和三维精确定位。偿平面波到达各阵元的时延差，因此时延差只与方位1二维声图定位原理有关，被称为空间的方位滤波器，只让指定方位的信号通过⋯。聚焦波束形成声图测量方法适用于近聚焦波束形成是将一定几何形状排列的多场，可通过补偿球面波的时延差形

6、成同相位叠加得到元阵各阵元接收信号经过适当处理(例如延时，加聚焦点，实现对目标的定位。但在实际信号处理中发权，‘求和等)形成空间指向性。在近场条件下，由于现，若不知道目标的深度信息，无法实现目标二维分信号呈球面波衰减，因此需对各阵元接收信号按球收稿日期：2013—04—22；修回日期：2013—06—27基金项目：海军装备预先研究项目作者简介：张明伟(1978一)，男，工程师，主要从事水声信号处理与硬件实现工作。第2期张明伟：水中近场目标位置确定方法仿真研究·73·面波扩展进行时延或相移补偿。声图即为目标声源水中目标的三维定位。的分布图，测量区为扫描区，声图测量系统对点声2．1水中目标深度

7、定位原理源的响应称之为“探针”。如图2所示，当水平直线阵布放在海底，若目聚焦波束形成二维声图法原理如图1所示。在标噪声源深度已知，各阵元接收到目标声源信号的测量平面P上有一目标声源s，一等间隔的m元水平时延是一个定值，但当目标噪声源深度不确定，各直线阵与轴重合，假设目标产生的信号为s(t)，阵元接收的是同圆周上各测量位置的假定声源，即设声速为C，由于是近场信号，在不考虑多途时，各目标真实点S(，Y，H一)与测量深度位置点