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第 37 卷 第 5 期 Vol. 37, No.5
2018 年 9 月 Journal of Applied Acoustics September, 2018

纪念应崇福院士诞辰100周年

波导不变量误差对频域β-warping变换及浅海

被动测距的影响 ∗

郭良浩 1 王 冬 1,2† 刘建军 1

(1 中国科学院声学研究所 声场声信息国家重点实验室 北京 100190)
(2 中国科学院大学 北京 100049)

摘要 频域 β-warping 变换可将接收信号自相关函数中简正波互相关部分，变为时域上时延随声源距离线性
增大的脉冲序列。对信号自相关函数进行 β-warping 变换需要已知波导不变量值。但是，在实际应用中，很难
获得波导不变量的准确值。研究表明，在事先获得粗略的水体声速剖面参数的情况下，如果估计得到的波导不
变量为其真实值的 q 倍，那么频域 β-warping 变换后得到的脉冲时延也会变为波导不变量取真实值时的 q 倍。
进一步研究表明，在水平不变浅海波导中采用频域 β-warping 变换进行被动测距时，通过设置一个已知距离的
引导声源，那么即使估计得到的波导不变量存在一定误差，实际测距结果仍与真实距离符合得较好。
关键词 波导不变量，warping 变换，被动测距
中图法分类号: O427.9 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2018)05-0597-10
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2018.05.003

Influence of waveguide invariant error on β-warping transform and range

estimation results in shallow water

GUO Lianghao 1 WANG Dong 1,2 LIU Jianjun 1

(1 State Key Laboratory of Acoustics, Institute of Acoustics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)
(2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Abstract The β-warping operator can transform the cross-correlation functions of mode pairs in signal
autocorrelation function into an impulsive sequence. However, it’s difficult to obtain the accurate value of the
waveguide invariant. Theoretical analysis and simulations show that the pulse delay after β-warping is q times
as the real one if the estimated waveguide invariant is q times as many as the real one with prior knowledge
of sound speed profile parameters. For passive source range estimation using β-warping transform, when a
guided source existing, the estimated ranges match well with the real ones, as long as the estimated waveguide
invariant is within a reasonable range.
Key words Waveguide invariant, Warping transform, Range estimation

2018-06-14 收稿; 2018-08-02 定稿
国家自然科学基金项目 (61571436)
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作者简介: 郭良浩 (1969- ), 男, 浙江东阳人, 研究员, 研究方向: 水声信号处理。
† 通讯作者 E-mail: wangdong413@mails.ucas.ac.cn