本發(fā)明涉及水聲定位，尤其涉及一種基于聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)的可靠聲路徑作用范圍估計(jì)方法、裝置、介質(zhì)與設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、水聲目標(biāo)探測技術(shù)是指通過接收水聲目標(biāo)輻射噪聲或者散射回波，在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對水聲目標(biāo)的探測、跟蹤、定位與識別的信號處理技術(shù)。水聲目標(biāo)探測技術(shù)是水聲信號處理與聲吶領(lǐng)域的重要研究方向，是環(huán)境感知、目標(biāo)監(jiān)測、資源勘探、海洋信息收集等海洋應(yīng)用領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。

2、伴隨著現(xiàn)代電子信息、信號處理和海洋船舶技術(shù)的進(jìn)步，隨著現(xiàn)代靜音技術(shù)的發(fā)展，被動目標(biāo)探測距離急劇下降，尤其在深海存在垂直尺度較大的聲道分層現(xiàn)象，導(dǎo)致尋找并確定傳播損失低且直達(dá)波能量強(qiáng)的區(qū)域難度較大，即如何準(zhǔn)確估計(jì)可靠聲路徑作用范圍成為目標(biāo)的探測與定位的關(guān)鍵技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)的可靠聲路徑作用范圍估計(jì)方法與裝置，用以實(shí)現(xiàn)對任意水深下可靠聲路徑作用范圍的估計(jì)，借此可以提高水聲目標(biāo)探測的準(zhǔn)確性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本申請?zhí)峁┑囊粋€(gè)方面，提供一種基于聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)的可靠聲路徑作用范圍估計(jì)方法，包括以下步驟：

4、利用多個(gè)置于水中不同位置的接收器接收水下聲源發(fā)出的聲線；

5、根據(jù)海洋環(huán)境參數(shù)、所述聲線獲得每個(gè)接收器接收的聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)信息；

6、基于所述聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)信息篩選出滿足直達(dá)波消失條件接收器的邊界位置信息；

7、根據(jù)位于直達(dá)波消失處接收器的邊界位置信息進(jìn)行連接形成可靠聲路徑作用范圍。

8、根據(jù)本申請的一個(gè)具體實(shí)施例，所述多個(gè)置于不同水中位置的接收器為置于監(jiān)測網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)不同子網(wǎng)格中的多個(gè)接收器，在每一子網(wǎng)格中包括位于水面的接收器以及位于水下不同水深位置的接收器。

9、根據(jù)本申請的一個(gè)具體實(shí)施例，所述根據(jù)海洋環(huán)境參數(shù)、所述聲線獲得每個(gè)接收器接收的聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)信息，是基于高斯射線模型根據(jù)海洋環(huán)境參數(shù)、所述聲線獲得接收器接收的聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)信息。

10、根據(jù)本申請的一個(gè)具體實(shí)施例，所述聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)信息包括界面反射次數(shù)，所述界面反射次數(shù)包括海面反射次數(shù)和海底反射次數(shù)。

11、根據(jù)本申請的一個(gè)具體實(shí)施例，從所述聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)信息中篩選出滿足直達(dá)波消失條件接收器的邊界位置信息，包括：

12、在同一水深位置，以界面反射次數(shù)作為篩選條件選出當(dāng)前水平面內(nèi)滿足直達(dá)波消失條件的接收器，獲取對應(yīng)接收器的邊界位置信息；

13、遍歷所有水深位置，獲取全部滿足篩選條件的接收器的邊界位置信息。

14、根據(jù)本申請的一個(gè)具體實(shí)施例，所述篩選條件為界面反射次數(shù)為0次，其中，海面反射次數(shù)和海底反射次數(shù)都為0次；或者所述篩選條件為界面反射次數(shù)為1次，其中，海面反射次數(shù)或海底反射次數(shù)0次，兩者相加之和為1次。

15、根據(jù)本申請的一個(gè)具體實(shí)施例，所述海洋環(huán)境為存在可靠聲路徑的海洋環(huán)境，所述聲源深度大于或等于海洋聲速梯度中與海面最大聲速相等的臨界深度。

16、根據(jù)本申請的一個(gè)具體實(shí)施例，所述將所有位于直達(dá)波消失處接收器的邊界位置信息進(jìn)行連接形成可靠聲路徑作用范圍，包括：將同一水深處的所有邊界位置信息連接形成水平邊界，將不同深度的水平邊界連接形成可靠聲路徑作用范圍。

17、根據(jù)本申請的一個(gè)具體實(shí)施例，所述方法進(jìn)一步包括：所述水下聲源為水下不同位置的2個(gè)或多個(gè)聲源，根據(jù)每個(gè)水下聲源獲取對應(yīng)的可靠聲路徑作用范圍；將所述2個(gè)或多個(gè)水下聲源對應(yīng)的可靠聲路徑作用范圍進(jìn)行合并生成總的可靠聲路徑作用范圍。

18、本申請的另一個(gè)方面，基于上述方法，還提供一種基于聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)的可靠聲路徑作用范圍估計(jì)裝置，包括：

19、信號采集單元，被配置為從多個(gè)置于水中不同位置的接收器采集聲線，所述接收器接收水下聲源發(fā)出的聲線；

20、信號解析單元，被配置為根據(jù)海洋環(huán)境參數(shù)、所述聲線信號聲線獲得每個(gè)接收器接收的聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)信息；

21、邊界位置篩選單元，被配置為從所述聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)信息中篩選出滿足直達(dá)波消失條件接收器的邊界位置信息；

22、作用范圍合成單元，被配置為根據(jù)位于直達(dá)波消失處接收器的邊界位置信息進(jìn)行連接形成可靠聲路徑作用范圍。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的方法與裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

24、(1)基于可靠聲路徑，通過引入高斯射線模型結(jié)合可靠聲路徑的物理定義和意義，實(shí)現(xiàn)了對可靠聲路徑作用范圍估計(jì)，提出能夠?qū)⒖煽柯暵窂阶饔梅秶烙?jì)的實(shí)現(xiàn)方案。

25、(2)通過對不同深度的邊界位置信息的劃定，可實(shí)現(xiàn)對任意海深下可靠聲路徑作用范圍的估計(jì)。

26、(3)估計(jì)結(jié)果準(zhǔn)確。從傳播損失角度來看，估計(jì)結(jié)果與實(shí)際結(jié)果高度吻合。

技術(shù)特征：

1.一種基于聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)的可靠聲路徑作用范圍估計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括：

10.一種根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)的基于聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)的可靠聲路徑作用范圍估計(jì)裝置，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及水聲定位技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種基于聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)的可靠聲路徑作用范圍估計(jì)方法與裝置，所述方法包括以下步驟：利用多個(gè)置于水中不同位置的接收器接收水下聲源發(fā)出的聲線；根據(jù)海洋環(huán)境參數(shù)、所述聲線獲得每個(gè)接收器接收的聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)信息；基于所述聲線到達(dá)結(jié)構(gòu)信息中篩選出滿足直達(dá)波消失條件接收器的邊界位置信息；根據(jù)位于直達(dá)波消失處接收器的邊界位置信息進(jìn)行連接形成可靠聲路徑作用范圍。應(yīng)用本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對任意水深下可靠聲路徑作用范圍的估計(jì)，所得估計(jì)結(jié)果準(zhǔn)確，與實(shí)際結(jié)果高度吻合。

技術(shù)研發(fā)人員：曹然,熊志杰,張朝金,張弛,黃春龍,李理,馬煉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21