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一种基于干涉场匹配的声源距离速度估计方法

高源 周胜增

高源, 周胜增. 一种基于干涉场匹配的声源距离速度估计方法[J]. 电子与信息学报, 2022, 44(8): 2893-2902. doi: 10.11999/JEIT210484
引用本文: 高源, 周胜增. 一种基于干涉场匹配的声源距离速度估计方法[J]. 电子与信息学报, 2022, 44(8): 2893-2902. doi: 10.11999/JEIT210484
GAO Yuan, ZHOU Shengzeng. A Distance and Velocity Estimation Method for Sound Source Based on Interference Field Matching[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2022, 44(8): 2893-2902. doi: 10.11999/JEIT210484
Citation: GAO Yuan, ZHOU Shengzeng. A Distance and Velocity Estimation Method for Sound Source Based on Interference Field Matching[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2022, 44(8): 2893-2902. doi: 10.11999/JEIT210484

一种基于干涉场匹配的声源距离速度估计方法

doi: 10.11999/JEIT210484
详细信息
    作者简介:

    高源:女,1976年生,研究员,研究方向为水声信号处理

    周胜增:男,1982年生,研究员,研究方向为水声信号处理

    通讯作者:

    高源 3210853070@qq.com

  • 中图分类号: TN929.3

A Distance and Velocity Estimation Method for Sound Source Based on Interference Field Matching

  • 摘要: 浅海环境中运动目标可以生成稳定的干涉声场,干涉声场结构中蕴含目标的距离、速度等信息。该文提出一种利用运动目标干涉声场进行被动距离速度估计的方法——匹配干涉场处理方法。首先对浅海波导环境中的干涉现象和结构特性进行理论分析,推导了匹配干涉场方法聚焦原理。然后将运动目标的时间-频率干涉场转换成与目标距离速度相关的距离-频率干涉场,与拷贝声场进行相关处理实现目标距离速度同时估计。进一步分析了算法估距性能以及海深、声速剖面、海底海面等环境对估距性能的影响,给出了算法宽容性的仿真结论。最后通过实际运动目标的海上试验数据处理验证了所提方法的有效性。
  • 图  1  Kraken模型r-f平面声场干涉图

    图  2  目标速度已知匹配干涉场距离匹配结果

    图  3  目标速度未知匹配干涉场速度-距离2维匹配结果

    图  4  实际海深104m匹配干涉场速度-距离2维匹配结果

    图  5  实际海深失配匹配干涉场1维距离匹配结果

    图  6  g=–0.05 m/s/m匹配干涉场速度-距离2维匹配结果

    图  7  声速梯度分布斜率变化匹配干涉场1维距离匹配结果

    图  8  实际波高0.8 m匹配干涉场速度-距离2维匹配结果

    图  9  实际海浪波高失配匹配干涉场1维距离匹配结果

    图  10  实际海底底质为细粉砂匹配干涉场速度-距离2维匹配结果

    图  11  实际海底底质失配匹配干涉场1维距离匹配结果

    图  12  试验海域声速剖面

    图  13  运动目标的t-f图

    图  14  Kraken输出r-f拷贝声场图

    图  15  第118s匹配干涉输出峰值检测结果

    图  16  匹配干涉输出距离估计结果

    图  17  匹配干涉输出速度估计结果

    表  1  典型海底底质地声参数

    序号海底沉积物
    类型
    密度(g/cm3)压缩波速(m/s)切变波速(m/s)孔隙率
    (%)
    1细砂1.98174238243.9
    2极细砂1.91171150347.4
    3粉砂1.83167746752.8
    4细粉砂1.56155237968.3
    5粉砂质粘土1.42151928776
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-05-28
  • 修回日期:  2022-03-21
  • 网络出版日期:  2022-04-14
  • 刊出日期:  2022-08-17

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