一种基于简正波模态消频散变换的声源距离深度估计方法

作     者：郭晓乐 杨坤德 马远良 杨秋龙 Guo Xiao-Le;Yang Kun-De;Ma Yuan-Liang;Yang Qiu-Long

作者机构：西北工业大学海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室西安710072 西北工业大学航海学院西安710072 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2016年第65卷第21期

页      面：207-216页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:11174235)资助的课题 

主　　题：消频散变换 测距和定深 波导不变量 气枪信号 

摘      要：针对浅海环境中传播的低频宽带水声脉冲信号,基于简正波水平波数差和波导不变量之间的关系,本文提出了一种利用距离-频散参数二维平面聚焦测距与匹配模态能量定深的目标声源定位方法.首先,通过将由频散参数和波导不变量表示的前几阶模态相速度与由环境模型计算的相速度进行对比分析,从而估计出前几阶模态的频散参数和环境的波导不变量.其次,利用估计出的频散参数值和波导不变量对接收信号进行消频散变换处理,只有当接收信号的距离参数等于目标声源距离时,各号简正波的幅度均达到最大值,在距离-频散参数二维平面上,出现声压聚焦的现象,利用此现象可以估计目标声源的距离.不仅如此,消频散变换后的接收信号,前几阶模态在时域上明显地分离开来,可以准确地估计出前几阶模态的能量,采用多模态能量匹配的方式,可以估计出目标声源的深度.最后,通过对仿真和冬季获得的气枪信号数据处理结果验证了本文方法的有效性.