[发明专利]基于深海海底反射声的非合作目标多节点水声定位方法

说明书

基于深海海底反射声的非合作目标多节点水声定位方法，涉及水声定位领域。本发明是为了解决现有的水声定位方法中定位信号经常受海面海底反射信号的干扰，如果定位节点只有一个水听器，无法区分信号是直达波还是反射波，将会引起时延差估计错误，影响最终的水声定位结果的问题。将多个基阵作为定位节点布放在海底，监测多个定位节点在水中的坐标；采用波束形成方法测量多种声波信号到达基阵的俯仰角度，利用垂直直线阵波束形成将各基阵接收到的声源直达波和反射波分离开，然后求互相关得到时延，再进行位置解算，从而得到声源位置。它用于准确获得声源位置。

技术领域

本发明涉及一种基于深海海底反射声的非合作目标多节点水声定位方法，属于水声定位领域。

背景技术

非合作目标的水声定位技术是水声研究的一个重要问题。通常的做法是通过测量目标信号到达各定位节点之间的时延差，进而求得目标与各定位节点之间的距离差。在深海的条件下，已有的方法均是针对直达声进行分析，并结合声速剖面进行声线弯曲修正。但是在实际的水声定位时，信号经常收到海面海底反射信号的干扰，如果定位节点只有一个水听器，无法区分信号是直达波还是反射波，将会引起时延差估计的错误，影响最终的水声定位结果。

发明内容

本发明是为了解决现有的水声定位方法中定位信号经常受海面海底反射信号的干扰，如果定位节点只有一个水听器，无法区分信号是直达波还是反射波，将会引起时延差估计错误，影响最终的水声定位结果的问题。现提供基于深海海底反射声的非合作目标多节点水声定位方法。

基于深海海底反射声的非合作目标多节点水声定位方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、将多个基阵作为定位节点布放在海底，监测多个定位节点在水中的坐标；

当声源目标发出辐射声时，每个基阵均接收到一种或者多种声波信号，采用波束形成方法测量多种声波信号到达基阵的俯仰角度，根据得到的俯仰角度区分直达波、一次海面反射波和一次海底反射波；

步骤二、对每两个基站的直达波做互相关、一次海面反射波做互相关或一次海底反射波做互相关，得到声源信号到达每两个基站之间的时延差；

步骤三、根据声源信号到达每两个基站之间的延时差、多个定位节点在水中的坐标和双曲定位方程，获得声源水平位置的初值，根据声源水平位置的初值和声源目标的深度，获得声源位置的初值；

步骤四、根据声速剖面信号和snell定律，得到声源从声源位置的初值到各基阵之间的时延差，将该时延差与步骤二中得到的时延差做差，得到时延差误差，根据时延差误差和偏微分方程，得到声源位置的偏差，用该偏差不断修正声源位置的初值，直至声源位置的偏差小于设定值，从而得到声源位置。

本发明的有益效果为：

该定位方法是在深海多途条件下，声源位置固定，利用垂直直线阵波束形成将各基阵接收到的声源直达波和反射波分离开，然后求互相关得到时延，再进行位置解算，从而得到声源位置。本申请采用多个基阵，利用波束形成方法，将直达波和反射波分离，再将分离后的直达波做互相关或对反射波做互相关，得到声源信号到达每两个基站之间的时延差；采用此方式获得的时延差准确，因此，使最终获得的声源位置准确。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的基于深海海底反射声的非合作目标多节点水声定位方法的流程图；

图2为多节点定位几何配置示意图；

图3为单定位节点的组成；

图4为定位算法实现的流程图；

图5为深海声线传播图。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1至图5具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于深海海底反射声的非合作目标多节点水声定位方法，所述方法包括以下步骤：