Page 80 - 《应用声学》2022年第5期

756 2022 年 9 月

ˆ r combine = 1613 m，相对误差为 0.8%；利用图 9(b) 低了50.5%。
单波束常规方法估计出的距离 ˆr beam1 = 1711 m，相
对误差为6.9%。 0.20 0.20
图10是图9中两种波束时间偏移图上第4个亮 0.22 0.22
点的局部放大图，蓝色方框代表该亮点理论值，红色 0.24 0.24
方框是该亮点最大值实际出现的位置。可以看出利 0.26 0.26
用波束 1 的单波束提取方案 [11] 偏离理论值的距离 0.28 0.28
更远，存在更大的模糊。通过联合提取的方式能够 ᄱࠫ௑ᫎ/s 0.30 0.30
在一定程度上提高测距精度。 0.32 0.32
由表 1 信噪比为 5 ∼ 20 dB 时的测距结果可以 0.34 0.34
得出结论：
0.36 0.36
(1) 在相对较高的信噪比条件下，利用阵不变
0.38 0.38
量方法进行距离估计相对误差基本在15%以内。
0.40 0.40
(2) 将利用多波束联合提取的格林函数应用在 -1.0 -0.5 0 0.5 1.0 -1.0 -0.5 0 0.5 1.0
sinθ sinθ
阵不变量方法上，定位精度显著提高，在信噪比为 (a) ᐏՌଢԩவವ (b) ӭฉౌவವ
10 dB 的条件下，单波束提取方案平均距离估计的 图 9 联合提取方案和单波束方案的波束时间偏移图
相对误差为 9.5%，多波束联合估计方案相对平均估 Fig. 9 Beam-time image of joint extraction scheme
计误差为 4.7%，多波束提取方案的距离估计误差降 and single beam scheme

0.280 0.280
ࠄᬅͯᎶ ࠄᬅͯᎶ
ေ᝷ͯᎶ
ေ᝷ͯᎶ ေ᝷ͯᎶ
0.282 0.282
ᄱࠫ௑ᫎ/s 0.284 ᄱࠫ௑ᫎ/s 0.284

0.286
0.286
0.288 0.288

0.290 0.290
-1.0 -0.5 0 0.5 1.0 -1.0 -0.5 0 0.5 1.0
sinθ sinθ
(a) ᐏՌଢԩவವ (b) ӭฉౌவವ
图 10 联合提取方案和单波束方案波束时间偏移图的局部放大图
Fig. 10 Local magnification of beam-time image of joint extraction scheme and single beam scheme

表 1 不同信噪比条件下多组距离仿真结果
Table 1 Simulation results of multi-group distance under different SNR conditions
信噪比/dB 距离/m 单波束提取方案 多波束联合提取方案 信噪比/dB 距离/m 单波束提取方案 多波束联合提取方案
1000 1094 m(9.4%) 1082 m(8.2%) 1000 1174 m(17.4%) 1082 m(8.2%)
1400 1372 m(2.0%) 1422 m(1.6%) 1400 1502 m(7.3%) 1473 m(5.2%)
20 1600 1711 m(6.9%) 1613 m(0.8%) 10 1600 1768 m(10.5%) 1639 m(2.4%)
1800 1706 m(5.2%) 1826 m(1.4%) 1800 1705 m(5.3%) 1874 m(4.1%)
2000 1911 m(4.5%) 2043 m(2.1%) 2000 2140 m(7.0%) 2075 m(3.7%)
1000 1141 m(14.1%) 1092 m(9.2%) 1000 1177 m(11.7%) 903 m(9.0%)
1400 1484 m(6.0%) 1443 m(3.1%) 1400 1241 m(11.3%) 1322 m(5.6%)
15 1600 1720 m(7.5%) 1632 m(2.0%) 5 1600 1479 m(7.5%) 1652 m(3.5%)
1800 1718 m(4.6%) 1845 m(2.5%) 1800 2236 m(24.2%) 1954 m(8.5%)
2000 2136 m(6.8%) 2050 m(2.4%) 2000 1804 m(9.8%) 1911 m(4.5%)