郭良浩 刘志韬 闫 超

(1 中国科学院声学研究所 声场声信息国家重点实验室 北京 100190)

(2 中国科学院大学 北京 100049)

0 引言

如何判别水中声源位于近水面还是水下是当前水声探测设备面临的迫切需要解决的现实问题，利用不同深度声源激发水中模态的差异性判别声源深度是其中一条可能解决的技术途径。由于不同深度的声源激发的各号简正波的能量不同，可以利用warping变换将接收信号随时间非线性变化的相位变换为线性变化，从而消除频散现象，分离各阶简正波[1−3]。郭晓乐等[4]利用消频散变换匹配模态的方法估计声源的距离和深度。但是当水深较深、频率较高时，有效简正波号数较多，warping 变换难以实现对各号简正波的有效分辨。Nicolas 等[5]、Lopatka 等[6]、Bonnel 等[7]提出基于水平阵的模态分离方法，通过径向距离和时间的二维傅里叶变换，获得声场的频率-波数分布来分离简正波。Premus等[8]根据近水面声源难以激发低阶模态的物理现象，分离比较低阶简正波和高阶简正波能量，而后进行深度判别。Benjamin[9]和Yang[10]也提出对运动声源激发声场做Hankel 变换得到波数谱来区分近水面声源和水下声源，但是需要已知声源距接收器的距离或者预先估计出声源相对接收器的径向速度。李鹏等[11]提出利用水平阵模态域波束形成估计各号简正波的幅度，通过匹配方法估计声源深度。Conan 等[12]也提出了利用水平阵进行模态滤波，通过低阶简正波能量和高阶简正波能量比的方法分辨近水面声源和水下声源。……