Page 50 - 《应用声学》2025年第1期
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             底反射路径的到达俯仰角,进而估计声源距离                     [139] 。  局限在于,只能对声源深度进行二分类,而声源深度
             在多目标情况下,方位谱分裂现象可能造成目标判                            判决门限与声道轴深度有关,考虑到中低纬地区的
             定混淆,可尝试在方位跟踪算法中增加约束条件,对                           声道轴通常位于1000 m以深,其适用性有待进一步
             海底反射路径形成的假目标进行动态辨识。                               验证。

                                                 ିਈ/dB              0.07
                    0
                                                    -54
                                                                    0.06
                   10                               -58
                                                                    0.05
                  ௑ᫎ/min  20                        -62            ܳ᤭௑णࣀ/s  0.04

                                                                    0.03
                                                    -66
                   30
                                                    -70             0.02               ᄰ᣺ܦӝS0B0ˁS1B0ܦጳ
                                                                                       ኄʷॖӝB1S1ˁS2B1ܦጳ
                                                                                       ਫ਼ଢНरᝠካፇ౧
                                                                    0.01
                   40                               -74
                     0    40    80    120   160
                                                                      0
                                ฉౌᝈए/(°)                                10  20   30  40   50  60  70   80
                                                                                    ҂᣺ο̈́ᝈ/(°)
                图 11  直达声区的水平阵方位 -时间历程图           [139] (黑
                                                                  图 12  多途时延差 (频率干涉周期的倒数) 与到达
                色曲线表示声源真实方位,与直达路径形成的方位
                                                                  俯仰角的关系曲线       [141] 。当声源深度一定时,上述关
                谱峰基本吻合,海底反射路径形成的方位谱峰偏向
                                                                  系曲线在直达声区 (圆圈) 和第一影区 (方框) 基本
                基阵正横方位)
                                                                  一致,并与理论值 (虚线) 相吻合
               Fig. 11 Bearing-time record using a horizontal ar-
                                                                  Fig. 12 Multipath delay (reciprocal of frequency
               ray in direct arrival zone [139]  (Black curve shows
                                                                  period) versus arrival pitch angle [141] .  When
               the true bearing of the source, which basically co-
                                                                  the source depth is constant, the above relation-
               incides with the spectrum peak formed by direct
                                                                  ship curve is basically the same in direct arrival
               path. The spectrum peak forming by bottom-
                                                                  zone (circle marks) and the first shadow zone
               reflected path is bias to broadside of the array)
                                                                  (box marks), and coincides with theoretical value
                 目前,跨区域的声源测距方法较少,尤其是会                             (dashed line)
             聚区号数/影区号数估计问题尚无有效的解决途径,
                                                                   综上所述,基于多途传播特性的深海环境适配
             而跨区域的声源测深问题已经取得一定研究进展。
                                                               方法,能够在不同距离上实现精确定位,特别是其声
             在非完全声道中,直达声线与海面反射声线不仅会
                                                               源深度估计能力优于 MFP 方法。此类方法主要利
             在直达区形成 Lloyd 镜干涉条纹 (其频率干涉周期
                                                               用多途传播模型,通常仅需海深、平均声速作为先验
             可用于直达区测深         [86] ),经海底反射后,干涉条纹
                                                               信息,而对声速剖面、海底参数等环境参数失配不
             可延伸至前几号影区。这些条纹的频率干涉周期
                                                               敏感,其中部分定位方法可适应垂直小孔径接收条
             可表示为声源深度、到达俯仰角和声速剖面的显函
                                                               件,对于移动水平阵定位具有重要应用价值。但是,
             数;而在不同声场区域,上述频率干涉周期的函数
                                                               此类方法需要根据声源所在区域来选择适配声传
             关系近似相同,如图 12 所示。因此,利用频率干涉
                                                               播模式的定位算法,这在实际中往往需要人工干预,
             周期和到达俯仰角,可在未知声源距离的情况下实
                                                               多算法之间的融合处理将是未来的重要研究方向。
             现测深   [140−141] 。在完全声道中,根据简正波相速度
             与海水声速剖面的关系,可分为纯折射类简正波和
                                                               5 机器学习类方法
             边界反射类简正波,由于水下声源形成的纯折射类
             简正波幅度较大,可将距离 -频率干涉条纹的二维                               机器学习方法是由大量数据驱动的另一类定
             Fourier 变换谱划分子空间,以估计纯折射类简正波                       位方法,机器学习模型能够拟合声源位置与信道响
             的能量占比,从而实现水面/水下声源判别                   [142] 。该    应之间的函数关系,从而输出声源距离、深度或声
             方法可适用于不同声场区域,且无需声源距离作为                            源位置的概率分布         [144] 。早在 20 世纪 90年代,研究
             先验信息,已被推广至非完全声道环境                   [143] 。但其     人员利用感知器进行水下声源深度估计,随后将感
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