37]步骤St2,在水下划定多个深度的扫描平面，即选择多个不一样的z'，对扫描区 域划分网格，在开始的粗测阶段，划分较为宽松的网格，比如以l〇m为基本小格，以节省运 算量，网格中的交点作为时延补偿点；
[0038] 步骤St3,依照网格各点对各阵元接收的来波信号进行时延补偿、将补偿后的多路 信号进行叠加、求功率，结果以声图形式给出，如果目标在扫描平面内，则在z'深度的声图 上会出现目标声功率聚焦形成的亮点，其中较为明显的两个点即S'(代表直达声在声图 上的等效声源点）和S"(代表一次海面反射声在声图上的等效声源点）以及它们关于基 阵对称的"左右模糊"点；
[0039] 步骤St4,在不同深度的几个扫描区内，选择一个声图上存在明显亮点的区域，并 在目标位置附近进行细扫，重复步骤St3,结果以声图形式输出；
[0040] 步骤St5,根据声图上的亮点即S'和S"以及它们关于基阵对称的"左右模糊" 点，对它们在基阵轴线上的投影坐标取均值，作为目标声源在x轴方向的坐标X。；
[0041]步骤St6，在包含直线x=x0的X-0-Y的平面内建立极坐标系，以r为变量（图中 箭头指向）构造引导矢量a(r);
[0042] 步骤St7,对基阵的接收信号的提取其复包络，构建矢量X= [Xi，X2，…，XN]T，算出 协方差矩阵R=E(XXH);
[0043] 步骤St8,如图4所示，利用MVDR方位估计原理，计算引导矢量r，通过几何关系换 算到得到两个输出峰值，即Y-0-Z平面上S'和S"到基阵中心点0的径向距离巧和r2;
[0044] 步骤St9,将径向距离巧和r2值回代到计算公式，得到目标声源的三维坐标值。
[0045] 优选地，步骤Stl中，线列阵布放在平整海底，由此来忽略掉一次及多次海底反射 声。
[0046] 优选地，步骤St2中的深度划分层次不需要任何关于目标深度的先验信息。
[0047] 优选地，步骤St3中的在扫描平面上对接收信号的时延补偿可以仅选择基阵（x轴 方向）的某一侧进行，即在步骤St2中的网格划分仅选择基阵（x轴方向）的某一侧进行， 从而节省运算量。
[0048] 优选地，假设目标声源S。(25, 25, 10)，所述步骤St4中z'= 5,声图输出结果如图 3(a)所示，可得：X(]= 10 ;仅选择基阵的一侧进行网格划分时结果如图3(b)所示。
[0049] 优选地，步骤St8中的引导矢量r所在方位角0为无关变量，S。"是S"的等效声 源点，通过MVDR计算出来的矢量O'Sn"和O'S"等效，代入公式：
[0050]
[0051]
[0052]
[0053] :^和r2结果以图示峰值给出由峰值可知r:= 32,r2= 47。[0054] 优选地，步骤St9中的关于目标位置的计算公式为：
[0055]
[0056]
[0057] 结果算得z0 = 9. 9,y0 = 24. 9,其中x0 = 10 (由步骤St5给出）。
[0058] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述 特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影 响本发明的实质内容。
【主权项】
1. 一种近场目标声源=维被动定位方法，其特征在于，该方法在未知目标深度的情况 下，利用水下声信道的多途特点，基于一维水平线列阵而求出目标的S维位置，其包括W下 步骤： 步骤Stl:将基阵布放在海底处，建立=维直角坐标系，测量出海深H，阵元沿X轴均匀 分布，基阵接收水下声场中目标声源的福射信号，放大滤波，然后进行数据采集、存储； 步骤St2 :在水下划定多个深度的扫描平面，对扫描区域划分网格，在开始的粗测阶 段，划分较为宽松的网格W节省运算量，网格中的交点作为时延补偿点； 步骤St3 :依照网格各点对各阵元接收的来波信号进行时延补偿、将补偿后的多路信 号进行叠加、求功率，结果W声图形式输出，如果目标在扫描平面内，则在声图上会出现目 标声功率聚焦形成的亮点W及它们关于基阵对称的"左右模糊"点，即虚假目标，其中最为 明显的两个亮点为S'和S"; 步骤St4:在不同深度的几个扫描区内，选择一个声图上存在明显亮点的区域，并在目 标位置附近进行细扫，重复步骤St3,结果W声图形式输出； 步骤St5:根据声图上的亮点即S'和S"W及它们关于基阵对称的"左右模糊"点，对 它们在基阵轴线上的投影坐标取均值，W此得到目标声源在X轴方向的坐标X。； 步骤St6 :在包含直线X=X。的X-0-Y的平面内建立极坐标系，Wr为变量构造引导矢 量aCr); 步骤St7 :对基阵的接收信号提取其复包络，构建矢量X=技1，X2,…，\]T，算出协方差 矩阵R=EOOO; 步骤St8 :利用MVDR方位估计原理，计算引导矢量r，通过几何关系换算得到两个输出 峰值，即Y-0-Z平面上S'和S"到基阵中屯、点0的径向距离ri和r2; 步骤St9 :根据径向距离ri和r2的值，得到目标声源的S维坐标值。2. 根据权利要求1所述的近场目标声源=维被动定位方法，其特征在于，所述线列阵 布放在平整海底，W此忽略掉一次及多次海底反射声。3. 根据权利要求1所述的近场目标声源=维被动定位方法，其特征在于，所述步骤St2 中的深度划分层次不需要任何关于目标深度的先验信息。4. 根据权利要求1所述的近场目标声源=维被动定位方法，其特征在于，所述步骤St3 中，在扫描平面上对接收信号的时延补偿仅选择基阵的某一侧进行，即在步骤St2中的网 格划分仅选择基阵的某一侧进行，从而节省运算量。5. 根据权利要求1所述的近场目标声源=维被动定位方法，其特征在于，所述步骤St8 中的引导矢量r所在方位角0为无关变量，S。"是S"的等效声源点，通过MVDR计算出来 的矢量〇'S。"和0'S"等效，代入公式：ri和r2结果W图示峰值给出，其中X。由步骤S巧给出。6. 根据权利要求1所述的近场目标声源=维被动定位方法，其特征在于，所述步骤St9 中根据径向距离ri和r2的值，得到目标声源的=维坐标值的计算公式为：
【专利摘要】本发明公开了一种近场目标声源三维被动定位方法，在未知目标深度的情况下，利用水下声信道的多途特点，基于一维水平线列阵而求出目标的三维位置，包括步骤如下：将基阵布放在海底处，接收水下声场中目标声源的辐射信号，放大滤波、数据采集、存储；在水下划定多个深度的扫描平面，对扫描区域划分网格；寻找虚假目标；得到目标声源在x轴方向的坐标x0；构造引导矢量a(r)；利用MVDR方位估计原理，计算引导矢量r；得到目标声源的三维坐标值。本发明利用一维线列阵解决了目标声源的三维定位难题，并且创造性地结合聚焦波束形成技术和MVDR原理的优点，使定位精度得到提高。
【IPC分类】G01S5/18
【公开号】CN105005026
【申请号】CN201510310176
【发明人】吴一飞, 李颂文, 吴双
【申请人】中国船舶重工集团公司第七二六研究所
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年6月8日