刘丽丽, 李京华, 冯晓毅, 石海杰, 张晓彪

(西北工业大学 电子信息学院, 陕西 西安 710072)

水下运动目标的测距一直以来都是水声学的研究热点问题,针对水下实现浅海声源的测距问题[1]。近年来许多研究者利用滤波技术来实现对浅海声源的跟踪及定位[2],郭晓乐等[3]提出了一种利用集合卡尔曼滤波算法的声速剖面跟踪反演和移动声源跟踪定位的方法,实现对声源的跟踪定位。高飞等[4]基于单水听器多途声到达时差,利用扩展卡尔曼滤波算法对深海浅层移动声源进行定位研究,以首达波与次达波的声到达时差为观测值,构建EKF声源定位模型,得到移动声源的深度、水平距离及速度等信息。上述算法都属于线性高斯目标的状态估计问题。而对于处理非线性非高斯目标的状态估计问题,本文提出了利用直方图滤波来实现对浅海运动声源的定位。首先,在统计模拟方法的基础上利用简正波建模方法对声源在水下声传播进行建模仿真,对由多个环境变量引起的传播损失进行分析,捕捉环境因素的不确定性；其次研究了统计模拟方法模型产生的声场预测集合的统计特性,采用概率密度估计方法对声场在不同水平距离-深度处的幅度分布进行了分析实验,得出在不同水平距离-深度上声压幅度的概率密度分布;最后,利用对声场模型的概率估计结果以及接收信号等先验知识利用直方图滤波实现对声源的距离估计,并利用实测数据进行实验以验证算法有效性。……