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申请/专利权人：西北工业大学

摘要：本发明涉及一种基于模态相位的单水听器低频宽带匹配场测距方法，在海底地形和声速剖面已知情况下，基于模态相位的稳健高效单水听器匹配场测距方法MP‑MFP，MP‑MFP仅需要搜索纵波速度和收发水平距离两个参数，因而具有较高的计算效率。此外，由于仅考虑模态相位而忽略模态幅度，MP‑MFP对噪声的抑制能力略有牺牲，但其对环境失配的容忍度显著提升，因而更加实用。

主权项：1.一种基于模态相位的单水听器低频宽带匹配场测距方法，其特征在于步骤如下：步骤1：将接收水下声源目标的声音信号并转换成电信号，电信号经过滤波放大后用数据采集仪器记录该信号，同时记录实测海洋环境中的声速剖面和海底地形参数；步骤2：通过傅里叶变换将接收到的时域信号变换到频域，得到频率为f时的测量声压pmeaf；不考虑噪声，则海洋波导中的测量声压为：pmeaf＝sfgmeaf1式中sf表示发射信号频谱；gmeaf表示实测的海洋波导格林函数；由于声源位置信息仅包含在gmeaf中，因此将实测的海洋波导格林函数gmeaf作为测量场；通过解卷积从pmeaf去除测量声压中发射信号频谱，得到gmeaf： 式中，gmeaf表示测量场格林函数；*表示共轭；|·|表示取绝对值；∈取0.01max|sf|；步骤3、确定测量场格林函数中主导模态的阶数：根据简正波理论，格林函数由若干阶模态组成： 式中M表示模态数量，amf和φmf分别表示第m阶模态的幅度和相位；步骤4、通过声场模型计算拷贝场：在拷贝场grepf中，令公式3中各阶模态的幅度amf恒为1， 式中M′为步骤3中主导模态的阶数；r表示声源距离；km表示水平波数的实部，使用简正波声场模型计算；海底环境参数只包含纵波声速和密度两项，根据Hamilton经验关系，纵波声速cb与密度cρ有如下关系： 式中1.25gcm3＜ρb＜2.10gcm3，即密度和纵波声速近似一一对应；步骤5、计算纵波速度-距离模糊平面：根据步骤2和步骤4获得的拷贝场和测量场，计算纵波速度-距离模糊平面： 式中Ar,cb表示纵波速度-距离模糊平面；|·|表示取绝对值；||·||2表示向量2范数；gmea表示长度为N的测量场格林函数向量[gmeaf1gmeaf2…gmeafN]；grepr,cb表示长度为N的拷贝场向量[gphaf1；r,cbgphaf2；r,cb…gphafN；r,cb]T，N表示带宽范围内的频率点数；步骤6、估计声源距离：纵波速度-距离模糊平面最大值所在的距离，即为声源距离估计值，即

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