基于矩阵特征分解的水下声源匹配场定位
2021-12-10魏尚飞张海勇
舰船科学技术 2021年10期
魏尚飞,韩 东,张海勇,贺 寅
(1. 海军大连舰艇学院 学员五大队,辽宁 大连 116018;2. 海军大连舰艇学院 信息系统系,辽宁 大连 116018;3. 中国科学院 声学研究所,北京 100190)
0 引 言
水下目标声源定位是水声学研究的重点和热点问题,匹配场定位是目前水下声源定位的主要手段之一。首先将声源可能存在的区域在深度和距离上网格化处理,然后以网格点为假想声源位置,利用声场传播模型计算拷贝场,最后利用实际声场与拷贝场的相关性估计声源位置。
1976年Bucker[1]首次提出了匹配场定位的概念,他从Hinich的结论推导出线性处理器,但这种处理器对多普勒失配非常敏感,在采用长时间积分时更明显。后来Bucker便构造了一种称为检测因子的估计器,它可以有效抑制这种敏感,使用真实环境模型,并引入模糊度平面的概念[2]。在此之前,所有研究都是基于垂直阵进行匹配场处理。1977年,Hinich[3]使用水平阵对声源定深,并得出结论:水平列阵比垂直列阵能够更大程度的利用费雪信息来估计平稳均匀水平波导的源深度。到了1981年,Klemmn等[4]又提出了一种高分辨的最大熵波束形成器,他从列阵处理器的角度进行研究,发现这种高分辨波束形成器能很大程度提高匹配场定位性能。紧接着,Fizell[5]和Baggeroer[6]等系统地研究用高分辨的波束形成器对匹配场处理器的性能进行改进,使用这种思想的典型代表就是由Capon[7]提出的最小方差无失真响应波束形成器。1984年,尚尔昌[8]采用模态滤波器将垂直列阵的场采样数据转化为由各模态特征函数和模态相位实现了声源深度估计,使匹配场定位产生了一个新的研究方向。……
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