聲速有限條件下的純方位方法

李長文,趙建昕

(海軍潛艇學院,山東 青島 266042)

用純方位方法對等速直航目標運動要素進行估計,是一個經典問題,其方法為觀測站使用被動聲納觀測聲源發出的信號并給出聲源的方位,然后利用一定的原理對目標運動要素進行估計或對其運動狀態進行預測等。根據文獻[1-4],傳統作法一般不考慮聲音在海水中傳播的時間,即認為聲速為無限值,可觀測的目標方位即當前時刻噪聲源的實際方位。考慮到聲音在海水中傳播總需要一定時間,對于運動目標,可被觀測的目標方位并非目標噪聲源當前時刻的實際方位,所觀測的方位必與目標運動要素及聲速有關,基于無誤差條件下的這個關系,就可以研究純方位條件下目標運動要素的估計問題。

聲源發出的瞬時噪聲經水聲信道作用后,于觀測站處所檢測到的信號一般為一個非瞬時信號[5-6],因此由檢測裝置給出的觀測到目標的時刻并非嚴格的聲音沿特定途徑到達觀測站的時刻,所以自聲源發出噪聲信號至觀測站檢測到信號的時間延遲是由比較復雜的物理過程決定的,其所依賴的變量至少應包括聲源深度、觀測站深度、觀測站到聲源水平距離、水聲環境等,不能簡單地認為是聲音沿直線勻速運動到觀測站的,即不能人為地設想聲音自聲源傳播至觀測點的速度這一概念。因此本文所說的聲音在海水中的傳播速度,是指一個假想的平均速度Vs(t),即 t時刻到達觀測站的聲信號對應的聲源至觀測站的水平距離與信號發出至被檢測到的延遲時間之比,對于t時刻所觀測到的聲音信號,將被認為以這個假想的平均速度于觀測站所處水平面上自聲源位置點處向外勻速直線運動。……