浅海中运动声源径向速度与距离的无源估计

作     者：孟瑞洁 周士弘 戚聿波 MENG Ruijie;ZHOU Shihong;QI Yubo

作者机构：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 中国科学院大学北京100049 

出 版 物：《声学学报》 (Acta Acustica)

年 卷 期：2021年第46卷第6期

页      面：983-996页

核心收录：

学科分类：082403[工学-水声工程] 08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

基　　金：中国科学院前沿科学重点研究项目(QYZDY-SSW-SLH005) 国家自然科学基金项目(11804362,11804364)资助 

主　　题：径向速度 自相关函数 估计距离 距离估计 源估计 运动声源 简正波 环境参数 

摘      要：针对浅海波导中声源距离的无源估计问题,提出了一种环境参数和声场模型无关的、不依赖于引导声源的运动声源径向速度以及距离估计方法。该方法首先通过双水听器低频声场强度距离波数谱变换(R-K)的相位差获得干涉简正波水平波数,对水平波数轴定标来估计运动声源的径向速度。进一步地,对接收信号自相关函数进行WARPING变换得到运动声源距离的无源估计。对于反射类简正波为主的声场,在某一假定距离下根据某两时刻接收信号WARPING变换后干涉简正波谱峰频率与假定距离的关系估计距离;对于反射类或折射类简正波为主的声场,根据两个时刻接收信号的β-WARPING变换后干涉简正波的脉冲时延估计距离的值。数值仿真分析了等声速、负梯度以及温跃层3种水文环境下的噪声以及环境宽容性,结果表明径向速度与距离的估计不依赖于环境参数。利用2005年北黄海实验数据验证了方法的可行性,径向速度与距离的估计值与实际值符合良好。