用于浅海有源声呐目标深度估计的匹配相位处理

作     者：郭小玮 郑广赢 严琪 GUO Xiaowei;ZHENG Guangying;YAN Qi

作者机构：声呐技术重点实验室杭州310023 杭州应用声学研究所杭州310023 

出 版 物：《声学学报》 (Acta Acustica)

年 卷 期：2022年第47卷第6期

页      面：800-809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] 0702[理学-物理学] 

基　　金：中国科协青年人才托举工程项目(YESS20200330)资助 

主　　题：目标散射特性 深度估计 时间长度 简正波 传递函数 相位特征 实时处理 目标回波 

摘      要：针对浅海波导中有源声呐目标深度估计问题,提出了通过单个声源发射低频宽带信号,垂直双接收水听器接收目标回波,利用宽带目标回波比值的相位特征进行匹配相位处理的方法,不仅消除了目标散射特性对有源声呐目标深度估计的影响,而且仅需计算单程的信道传递函数,运算量小,有利于实时处理的实现需求。首先通过理论推导,定义了一个隐含目标深度、且与目标散射特性无关的声场特征——单程传播向量宽带干涉结构,在Pekeris波导条件下仿真分析了简正波阶数与单程传播向量宽带干涉结构的幅度和相位的关系,发现选取较多的简正波阶数贡献的单程传播向量宽带干涉结构进行匹配相位处理可以提高目标深度估计的性能。进一步仿真分析表明,在发射信号选取一定的时间长度和带宽的条件下,利用全部阶简正波且信噪比大于-10 dB时,方法的深度估计误差在5 m之内。最后分析了信号时间长度和处理带宽对有源声呐目标深度估计性能的影响,以及海底声速、海深和声速剖面失配时方法的鲁棒性。