Page 15 - 《应用声学》2020年第4期

第 39 卷 第 4 期 Vol. 39, No. 4
2020 年 7 月 Journal of Applied Acoustics July, 2020

⋄ 研究报告 ⋄

利用频域β-warping变换的浅海目标航向

估计方法 ∗

董 阁 1,2 郭良浩 1† 徐 鹏 1 闫 超 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：对于单一静止的观测平台，针对直航运动的目标，提出了一种利用频域 β-warping 变换的浅海目标航向
估计方法。该方法利用频域 β-warping 变换从简正波互相关项中提取与目标距离呈线性关系的脉冲时延，进
而估计距离特征量，并根据几何关系建立了目标航向、目标方位和距离特征量的数学模型，利用渐近无偏最小
二乘方法对目标航向进行估计。数值仿真和实验数据处理结果表明：在浅海水平不变波导远场条件下，该方法
可以对直航运动的目标进行可靠地航向估计，航向估计性能与观测时间内的平均方位变化率密切相关。
关键词：warping 变换；距离特征量；目标航向估计
中图法分类号: O427.9 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2020)04-0501-11
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2020.04.002

Target course estimation based on frequency β-warping transform
in shallow water

DONG Ge 1,2 GUO Lianghao 1 XU Peng 1 YAN Chao 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: A course estimation method for the target with linear motion based on frequency β-warping trans-
form in shallow water is proposed using single stationary observer platform. In order to estimate the distance
characteristic, this method extracts the time delay which is proportional to the target range from the modal
coherence items using frequency β-warping transform. Then this method establishes the mathematical model
of the target course, the target bearing and the distance characteristic according to geometric relation, and
estimates the target course using the asymptotically unbiased least squares method. The numerical simulation
and the sea trial results show that, in a range-independent shallow water waveguide, this method can estimate
the course stably for the target with linear motion, and the average bearing rate in observation time is closely
related to the performance of this method.
Keywords: warping transform; Distance characteristic; Target course estimation

息 [1−2] 。但根据纯方位目标运动分析的可观测性理
0 引言
论 [3] ，若观测平台未进行有效机动，目标运动状态

纯方位目标运动分析方法仅利用目标方位信 信息具有不完全可测性。当目标进行匀速直线运动
息估计目标的距离、速度和航向等运动状态参数信 时，对于单一静止的观测平台，仅目标航向信息是

2019-09-16 收稿; 2020-02-15 定稿
国家自然科学基金项目 (61571436)
∗
作者简介: 董阁 (1991– ), 男, 山东临沂人, 博士研究生, 研究方向: 水声信号处理。
† 通信作者 E-mail: glh2002@mail.ioa.ac.cn