[发明专利]适用于深海可靠声路径环境的多传感器脉冲声源定位方法

权利要求书

1.一种适用于深海可靠声路径环境的多传感器脉冲声源定位方法，其特征在于：多传感器位于海底部，且在水平面内不共线，个数不小于三；被定位声源位于海面深度不大于300m；定位步骤如下：

步骤1：使用若干个传感器接收来自于海面附近的宽带脉冲信号，记第m个传感器的位置为p_m＝[x_m,y_m]^T，深度为z_m，采样频率为f_s，接收信号为x_m(n)，其中m＝1,2,…,M，M为传感器数量，n为采样时刻；

步骤2：对x_m(n)依次进行快速傅立叶变换、取模以及去均值，获得第m个传感器接收信号频谱幅度随频率的起伏，记为AX_m(f)

AX_m(f)＝|FFT{x_m(n)}|-mean{|FFT{x_m(n)}|}

步骤3：对AX_m(f)再次进行快速傅立叶变换，通过变换结果峰值位置获得AX_m(f)随频率的震荡间隔Δf_m：

Δf_m＝B/k

其中B为信号处理带宽，单位为Hz；k为对AX_m(f)进行快速傅立叶变换后峰值出现的位置；

步骤4：设声源处于网格点p_sa＝[x,y]^T处，其中x和y分别表示假设声源位置的横坐标和纵坐标；

步骤5：按照下式计算当前网格点处的代价函数值

其中c为平均声速，为第m个传感器与假设声源位置之间连线与水平面的夹角；所述

步骤6：在搜索范围内，按照精度要求划分搜索网格[x_i,y_j],i＝1,2,…,L_x,j＝1,2,…,L_y，其中L_x和L_y分别为x轴和y轴上的网格数目；对所有扫描网格点重复步骤4和步骤5，计算并储存所有扫描网格点对应的代价函数值，得到声源位置模糊表面；模糊表面峰值所在位置即为声源二维定位结果，记声源的二维定位结果为p_se＝[x_e,y_e]^T，其中x_e和y_e分别表示声源估计位置的横坐标和纵坐标；

步骤7：根据声源二维定位结果p_se＝[x_e,y_e]^T，利用下式得到声源深度的估计结果

其中

最终估计得到声源位置为p_se＝[x_e,y_e]^T，声源深度为z_se。

2.根据权利要求1所述适用于深海可靠声路径环境的多传感器脉冲声源定位方法，其特征在于：所述声源信号为宽带脉冲信号，信号带宽不小于300Hz。

3.根据权利要求1所述适用于深海可靠声路径环境的多传感器脉冲声源定位方法，其特征在于：所述多传感器任意两者之间的距离不小于2km。

4.根据权利要求1所述适用于深海可靠声路径环境的多传感器脉冲声源定位方法，其特征在于：所述声源与任意传感器之间的水平距离不超过40km。