彭阐 姜可宇

（海军工程大学 武汉 430033）

0 引言 [1]

时延估计是被动测距声纳实现目标精确定位的关键。三元子阵声纳是目前潜艇装备使用的主要声纳，其工作原理是利用互相关法[1]测量目标辐射噪声到达各个阵元的时延信息来估计方位及距离。但其受海洋环境噪声的影响较大，时延估计精度不高。海洋环境噪声一般呈高斯分布，而双谱法时延估计在理论上能完全抑制高斯噪声，因此提出用双谱法时延估计代替互相关法来抑制海洋环境噪声对时延估计的影响。仿真结果表明相比于互相关法，双谱法时延估计精度更高，误差更小。

1 被动测距数学模型

假设目标是点源，声波按球面波方式传播。设等间距的三阵元 1、2、3，阵元间距为d，目标方位θ，目标到各阵元的距离分别为 r1、r2、r3。r2即要测定的目标距离r，如图1所示[2]。

图1 三元阵被动测距示模型

设在极坐标系中，目标的坐标为 S ( r,θ)，阵元坐标分别为1:(d,- π/2)，2:(0,0)，3:(d,π/2)，则目标到三个阵元的距离分别为（以 r2为参考）：

设声速为c，τ1、τ2、τ3分别表示声波到达三个阵元的时延，则时延差分别为:

整理得到目标的方位和距离的表达式分别为

实现目标方位距离的精确测量的关键就是对τ12、τ23的精确估计。

2 双谱法时延估计的基本原理

假定三个空间分离的传感器，它们的测量数据 y1( n)、 y2( n)和 y3( n)满足下列方程：

离散化处理后得：

搜索R12(τ)的最大值即可估计出时延差τˆ12，同理也可估计出时延差τˆ13，进而求解出τˆ23，代入式(3)、(4)解算出目标方位和距离。

在早期被动测距声纳的工程实……