[发明专利]一种基于可靠声路径的水下目标主动分类与定位方法

权利要求书

1.一种基于可靠声路径的水下目标主动分类与定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：构建单基地主动声纳系统，包括以下子步骤：

子步骤1)：选取N个水听器组成多元垂直接收阵，水听器成直线排列，轴线重合，其中N取整数，且8≤N≤128；设定多元垂直接收阵轴线方向为y方向，与y方向相互垂直的方向为x方向；

子步骤2)：选取一个发射换能器位于多元垂直接收阵下方，与多元垂直接收阵共同组成单基地主动声纳系统，该单基地主动声纳系统置于临界深度之下；

步骤二：发射换能器发射脉冲信号：目标回波到达垂直接收阵时在俯仰方向上的入射角形成俯仰角，其中俯仰角朝向海面方向为正方向，朝向海底方向为负方向；发射换能器以俯仰角发射脉冲信号，同时避免俯仰角朝向为负方向；所发射的脉冲信号沿着可靠声路径照射到水下目标后形成目标回波；目标回波通过原路径返回，到达多元垂直接收阵上的所有水听器；

步骤三：多元垂直接收阵对目标回波进行多波束处理，获得目标场景的俯仰角-距离二维图，包括以下子步骤：

子步骤1)：首先对目标回波进行匹配滤波，得到N个水听器上的匹配滤波输出

y_n(t)＝x_n(t)*s^c(T-t)

其中，y_n(t)为第n个水听器上回波的匹配滤波输出，*表示求卷积，[]^c表示对中括号中的变量求共轭；x_n(t)表示第n个水听器上的目标回波，T为发射周期；

子步骤2)：对N个水听器上的匹配滤波输出在俯仰方向进行多波束处理，获得信号在俯仰波束输出上的散射声强，形成俯仰角-距离二维强度图，其中俯仰角指目标回波到达垂直接收阵时在俯仰方向上的入射角，距离指多元垂直接收阵列几何中心与水下目标之间的声传播路径的距离；

步骤四：利用软件离线计算得到距离海面h≤10米处的俯仰角-距离坐标，将这些坐标点连接成线获得俯仰角-距离坐标连线；

步骤五：在俯仰角度-距离二维强度图上的多个目标亮点中找出位于海面俯仰角-距离坐标连线之下的目标亮点，并将这些目标亮点标记为水下目标；

步骤六：使用声场仿真软件KRAKEN计算水下目标的俯仰角、距离所对应的水平距离和深度，获得水下目标的定位结果。

2.如权利要求1所述的一种基于可靠声路径的水下目标主动分类与定位方法，其特征在于，所述步骤四中的俯仰角-距离坐标连线构建如下：根据探测距离为2千米到40千米的范围内，将深度小于等于10米的海面附近区域在水平距离上进行网格离散化；水平方向的网格点间距设为100米；垂直方向仅使用1个网格点，其对应深度为10米；假设每个网格点上都有一个海面目标，利用声场软件离线计算每个网格点上的海面目标所对应的俯仰角-距离坐标，将这些坐标点连接成线获得海面俯仰角-距离坐标连线。