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功率谱密度消频散变换被动估计脉冲声源距离

Passive Pulse Source Ranging Using De-dispersion Transform of Power Spectral Density

作     者:刘建设 朱广平 殷敬伟 陈文剑 孙辉 LIU Jianshe;ZHU Guangping;YIN Jingwei;CHEN Wenjian;SUN Hui

作者机构:哈尔滨工程大学水声技术全国重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学极地海洋声学与技术应用教育部重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001 

出 版 物:《电子与信息学报》 (Journal of Electronics & Information Technology)

年 卷 期:2024年第46卷第9期

页      面:3592-3601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:国家重点研发计划项目(2021YFC2801200) 

主  题:目标探测 距离估计 消频散变换 波导不变量 功率谱密度 

摘      要:浅海中传播的低频声波具有多模态特征和频散效应。对接收声信号消频散变换(DDT)可以消除频散效应,实现被动估计声源距离。针对消频散变换存在的测距多值问题,该文提出一种利用功率谱密度消频散变换的被动测距方法(PSD-DDT)。首先使用声场模型KRAKEN计算模态的水平波数;其次在只知道波导不变量大概范围的情况下,估计两个模态之间的频散常数;然后对保留了模态间干涉项的功率谱密度进行消频散变换;最后获得目标距离的估计值为PSD-DDT极大值对应的自变量与频散常数的比值。另外,当海洋参数未知时,需要分别对待测声源和引导声源进行PSD-DDT,利用自变量的比值确定声源距离,这种方法不需要估计频散常数。通过仿真和海试验证了PSD-DDT方法被动测距的有效性,并分析了波导不变量、模态阶数、噪声等因素对距离估计结果的影响。基于黄海试验结果,与DDT方法相比,PSD-DDT的测距误差下降了约49.2%。在35 km范围内最优波导不变量对应的平均相对误差约2.55%,被动测距精度较高。

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