基于小尺度拖线阵的高速运动声源稳健定位方法

在海洋环境中，水声对抗系统的性能严重制约于对高速运动声源距离和深度的快速精确估计。现有不考虑信道特性的定位方法，不仅无法定深，并且在目标处于迎击和尾追状态时失效，存在定位盲区。本课题基于小尺度的拖曳线列阵，提出利用宽带信号自相关函数实现匹配定位的原理和方法，不仅能同时估计距离和深度，而且与目标是否处于迎击和尾追状态无关，可消除定位盲区。.针对小尺度拖曳线列阵定位高速运动声源的技术难题，研究宽带水声信号自相关函数的物理特征、参数敏感性和提取方法，突破环境失配条件下自相关匹配定位方法的稳健性，同时研究高速运动声源的运动补偿聚焦定位方法，并采用湖上和海上实测数据进行方法的验证与评估，从而系统地构建基于宽带信号自相关函数的匹配定位技术方案，为提高水声对抗系统的探测能力奠定必要的理论与技术基础。

本项目的研究目标是：针对小尺度拖曳线列阵定位高速运动声源的技术难题，通过声场建模的方法，研究宽带水声信号自相关函数的物理特征及其参数敏感性，研究高速运动声源宽带辐射噪声的自相关函数提取方法，突破环境失配条件下自相关匹配定位方法的稳健性，同时研究高速运动声源的运动补偿聚焦定位方法，并采用湖上和海上实测数据进行方法的验证与评估，从而系统地构建基于宽带信号自相关函数的匹配定位技术方案，为快速、精确地进行高速运动声源的定位，提高水声对抗系统的探测能力奠定必要的理论与技术基础。. 课题组围绕研究目标和年度研究计划开展工作，完成了相应的研究内容，取得了创新性较强的理论成果：重点研究了多途水声信号自相关函数的物理特性及其参数敏感性，提出了一种宽带水声信号自相关函数的准确提取方法，提出了一种基于自相关函数的水下目标定位方法及其稳健算法，提出了一种自相关函数与扩展卡尔曼滤波相结合的被动定位方法，还提出了基于自相关时延估计和多途到达角估计相结合的目标定位方法，研究了将合成孔径、子带峰值能量检测、聚焦波束形成方法结合的运动补偿聚焦定位方法，最后重点进行了大量的实验数据分析，对实测目标数据的分析结果表明，基于目标信号的时频特征，实现了真实目标的准确定位，达到了本项目的主要研究目标。