[发明专利]一种利用分段式垂直阵实现深海中距目标测距及定深方法

权利要求书

1.一种利用分段式垂直阵实现深海中距目标测距及定深方法，其特征在于：包括以下步骤：首先需要结合分段式垂直阵进行波束形成处理得到的目标空-时-频特征进行关联，获得同一个目标在不同深度垂直阵的入射角信息；然后，在通过温深密度传感器采集得到的声速剖面数据前提下，基于声互易性原理，依据反映声线折射效应的斯涅尔定律对波束入射角进行声线逆推，获得声源传播至不同深度垂直阵接收端的两条声线轨迹，声线的相交处即可近似为目标距离与深度估计值。

2.根据权利要求1所述的利用分段式垂直阵实现深海中距目标测距及定深方法，其特征在于：所述的分段垂直阵即由共缆异深的两段或多段垂直阵构成，每段垂直阵均具有独立的俯仰波束角度分辨能力。

3.根据权利要求1所述的利用分段式垂直阵实现深海中距目标测距及定深方法，其特征在于：主要包括以下步骤：

(1)深海声速剖面数据采集：通过温深密度传感器采集得到深海测量位置处声速随深度变化的声速剖面结果ssp(d)，其中d＝0,h,2h,…，h表示深度采样间隔；

(2)波束形成：分别对布放在深度D₁和D₂处的垂直阵数据X₁、X₂进行波束形成处理，获得相应的窄带波束谱Spec₁、Spec₂，Spec₁＝(V^HX₁)^H(V^HX₁)，Spec₂＝(V^HX₂)^H(V^HX₂)，其中V＝exp(-j2πflcos(θ)/c)，f表示频点集合，l表示垂直阵相邻阵元间距，c表示垂直阵观测深度处的声速，θ表示波束搜索俯仰角，且波束搜索角度范围为0°～180°；

(3)特征关联：基于步骤(2)中所得的波束谱Spec₁和Spec₂进行空-时-频特征关联得到目标在深度D₁和D₂处的垂直阵上的入射方向角度和

(4)声线逆推及融合求解：利用步骤(1)中获得的声速剖面信息，依据声互易性原理和分层介质折射效应原理，通过斯涅尔定律进行声线逆推求得目标距离与深度的近似解；其中，对于入射角的声线求解通过迭代方式表示为(1)(2)同理，对于入射角的声线求解通过迭代方式表示为(1)(2)分别对两条声线进行拟合后，获得相应声线的相交点位置即可得到目标测距与定深结果。