浅海大孔径水平阵列差频匹配场定位研究

随着阵列孔径的增大,常规匹配场在获得更高增益的同时也面临着对失配更加敏感的风险。文章通过对接收信号和拷贝声压同时进行差频自积处理,运用差频匹配场降低了匹配场对失配的敏感度,从而提高定位的稳健性。从简正波理论出发对比了差频匹配场和常规匹配场对阵形失配、环境失配的敏感性,分析差频匹配场应用于浅海大孔径水平阵列定位的优势。仿真和实验结果表明,差频匹配场方法有更好的定位稳健性。

基于差频匹配场的深海声源定位方法

匹配场处理是水下目标定位的重要方法,其利用声场的空间结构匹配来反演声源位置,但传统匹配场处理(CMFP)对环境参数的失配非常敏感,容易产生误差。频率差匹配场处理(FDMFP)相比于CMFP具有更高的稳健性,但不适用于深海环境;仅相位匹配自积处理(POMAP)在FDMFP基础上改进后适用于深海环境,但POMAP的抗噪性较低。因此,本文在仅相位匹配自积处理(POMAP)方法的基础上,将带宽平均处理移动到匹配处理后的位置,提出了改进的仅相位匹配自积处理(IPOMAP)方法,以及将CMFP、POMAP、IPOMAP组合处理的方法(CPIP),该方法既有较好的抗噪性,又能在深海环境下保持差频匹配场处理方法的高稳健性。数值仿真和实验数据分析结果表明,CPIP在CMFP、POMAP、IPOMAP、CPIP中具有最优的定位性能,在40 km范围内具有最小的声源定位误差。这为失配环境和低信噪比时的深海声源定位方法的研究提供一种可行的思路。