研究背景
水下目標(biāo)的被動定位一直是深海水聲學(xué)研究的熱點和難點。隨著環(huán)境噪聲級逐年提高以及目標(biāo)輻射噪聲級的逐年降低,導(dǎo)致接收信號的信噪比下降,增加了目標(biāo)被動定位的難度。
現(xiàn)有的被動定位方法包括匹配場處理、基于多途到達(dá)結(jié)構(gòu)或干涉結(jié)構(gòu)的方法。傳統(tǒng)的匹配場處理方法需要獲得定位范圍內(nèi)的拷貝場,計算量較大,且對海洋環(huán)境的失配敏感。而一些環(huán)境失配穩(wěn)健的自適應(yīng)匹配場處理方法,例如WNC、MCM等,在聲源級較低(105 dB以下)時基本失效。并且為了有更好的分辨率,通常需要大孔徑陣列,因此在深海環(huán)境中難以被廣泛采用。
在深海環(huán)境中,當(dāng)聲源位于海面附近而接收位于海底附近時,接收器接收到的信號中主要包含直達(dá)波和海面反射波,存在明顯的多途特性。基于多途到達(dá)結(jié)構(gòu)或干涉結(jié)構(gòu)的方法,通過匹配多途到達(dá)角度、時延差或者干涉條紋進行目標(biāo)的距離和深度估計。對于寬帶的低聲源級輻射噪聲信號,難以直接從接收信號中觀察到明顯的特征。通過垂直陣波束形成方法可以獲得頻域條紋干涉周期或者時延差從而進行目標(biāo)距離和深度估計,但在低信噪比情況下,可靠定位范圍較小,不能有效利用直達(dá)聲區(qū)范圍。
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