淺海大孔徑水平陣列差頻匹配場定位研究

劉 哲，朱飛龍，楊習山

(1.中國科學院聲學研究所聲場聲信息國家重點實驗室，北京 100190；2.中國科學院大學物理學院，北京 100049)

0 引 言

常規的匹配場方法通過將接收聲壓與拷貝場聲壓進行空間相關獲得模糊表面進行聲源定位，其定位準確性主要依賴于模型和模型參數的準確性。這使得常規匹配場定位對于失配比較敏感[1-2]，并且失配對于定位的影響會隨著信號頻率、陣列孔徑、聲源距離的增加而增大。失配主要分為系統失配和環境失配。系統失配主要包括陣元位置失配，環境失配主要包括水體聲速失配、海深失配、沉積層失配等[3]。

為解決高頻時匹配場不適用的問題，Worthmann等首次提出了差頻匹配場的概念[4]，通過對接收信號的差頻自積處理消除高頻信號的相位波動，對拷貝場進行降頻處理，提高定位的穩健性，并通過仿真實驗驗證了在完全反射邊界條件下差頻聲壓與低頻拷貝場的相似性[5]。針對差頻匹配場分辨力低的缺陷，Worthmann等提出自適應的差頻匹配場定位方法，對差頻匹配場的性能進行改進分析[6]。Dowling等使用垂直陣列，將差頻匹配場用于深海遠距離目標定位，定位準確率達到90%[7]。杜競寧分析高頻環境下海底衰減對差頻匹配場定位性能的影響，總結出差頻匹配場在海底衰減系數較大的淺海環境中定位效果更優[8]。史文佳等利用垂直陣，通過對兩個頻率的模糊函數做高階互譜處理，對互譜結果進行深度積分解決了匹配結果的周期解問題[9]。……