[发明专利]一种基于扰动声线的小目标定位方法

说明书

本发明公开了一种基于扰动声线的小目标定位方法，所述方法包括：步骤1)在探测声场内，对接收到的多条本征声线进行分离；步骤2)从多条本征声线选择出M条扰动声线，所述扰动声线为受目标扰动的本征声线；步骤3)根据每条扰动声线的第一菲涅尔区减弱区的半径，确定探测点的每条扰动声线的定位系数；步骤4)在探测声场中，对每个探测点的M条扰动声线的定位系数求和，则最大求和值对应的探测点为目标位置。本发明提出的利用扰动声线的第一菲涅尔区的减弱区近似扰动声线主要区域的方法，大大减小了计算量，通过简单的几何计算便可以确定扰动声线的主要区域，省去了在每点计算两个格林函数的复杂过程。

技术领域

本发明涉及目标定位领域，具体涉及一种基于扰动声线的小目标定位方法。

背景技术

目标进入声场会对原有的部分本征声线产生扰动，扰动声线包含了目标的位置信息，那么对扰动声线进行描绘和交汇，便可以实现目标定位。目标进入声场会对 声场的声速分布和密度分布产生扰动，在一阶波恩近似的情况下，格林函数的扰动 量ΔG与密度扰动量Δρ和声速扰动Δc量成线性关系，如式(1)：

其中和分别表示发射和接收的位置，表示目标位置，和分别表示发射到目标的格林函数和目标到接收的格林函数。是向量和向量之间的夹角，同理是向量和向量之间的夹角。 而格林函数的扰动ΔG又会对接收阵元上的声压场产生扰动ΔP，如式(2)：

其中P_s(ω)是声源的谱。ΔP是声压场变化的时域表示，声压P的表示如式(3)， 对于提取的本征声线用式(4)表示的声压相对变化ΔP/P作为观测量，该量受声场 密度相对变化Δρ/ρ和声速相对变化Δc/c影响。换言之，位于的目标会对一些本征 声线的声压相对变化ΔP/P产生影响。对于每一条扰动声线，计算目标位于每一点声 压相对变化ΔP/P，将所有检测到的扰动声线的仿真结果叠加，便可以实现目标的定 位。

利用上述方法实现目标定位的计算量是巨大的。因为对于每条扰动声线，都需 要遍历整个波导以得到两个格林函数和然后再利用式(1)和 式(2)积分求得声压相对变化，最后再对所有扰动声线进行累加。因此现有的基于扰 动声线的小目标定位方法计算量大、不易实现。

发明内容

本发明的目的在于克服现有基于扰动声线的小目标定位方法存在的计算量大、不易实现等问题，提出了利用扰动声线的第一菲涅尔区的减弱区近似扰动声线主要 区域的方法，大大减小了计算量，通过简单的几何计算便可以确定扰动声线的主要 区域，省去了在每点计算两个格林函数的复杂过程。

为了实现上述目的，本发明提出了一种基于扰动声线的小目标定位方法，所述 方法包括：

步骤1)在探测声场内，对接收到的多条本征声线进行分离；

步骤2)从多条本征声线选择出M条扰动声线，所述扰动声线为受目标扰动的 本征声线；

步骤3)根据每条扰动声线的第一菲涅尔区减弱区的半径，确定探测点的每条扰动声线的定位系数；

步骤4)在探测声场中，对每个探测点的M条扰动声线的定位系数求和，则 最大求和值对应的探测点为目标位置。

作为上述方法的一种改进，所述步骤1)通过时域脉压、波束形成或双波束形成 实现。

作为上述方法的一种改进，所述步骤2)的实现过程为：计算已分离的本征声线 的声压相对变化值，超过设定阈值的是扰动声线。

作为上述方法的一种改进，所述步骤3)的实现过程为：

计算探测点的第m，m＝1…M条扰动声线的第一菲涅尔区减弱区的半径公 式：