多矢量水聽器低頻近場(chǎng)目標(biāo)協(xié)同定位算法*

張超然，程錦房，肖大為

(1. 海軍裝備研究院 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究所， 上海 200235； 2. 海軍工程大學(xué) 兵器工程系， 湖北 武漢 430033)

多矢量水聽器低頻近場(chǎng)目標(biāo)協(xié)同定位算法*

張超然1，程錦房2，肖大為2

(1. 海軍裝備研究院 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究所， 上海 200235； 2. 海軍工程大學(xué) 兵器工程系， 湖北 武漢 430033)

針對(duì)水下小平臺(tái)難以實(shí)現(xiàn)低頻近場(chǎng)目標(biāo)定位的問題，研究了基于多個(gè)矢量水聽器的協(xié)同定位算法。算法將多個(gè)矢量水聽器視為不同的觀測(cè)點(diǎn)，利用矢量水聽器陣列流型特點(diǎn)估計(jì)出目標(biāo)相對(duì)于不同觀測(cè)點(diǎn)的方位角，根據(jù)這些方位角信息利用正交矢量算法對(duì)近場(chǎng)目標(biāo)進(jìn)行定位，避免了多維搜索過程，減少了計(jì)算量。仿真結(jié)果表明，算法能夠準(zhǔn)確地定位低頻近場(chǎng)目標(biāo)，有效地提高定位精度。

近場(chǎng)定位；矢量水聽器；純方位估計(jì)；正交矢量算法

水下目標(biāo)定位在水中兵器領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而低頻聲信號(hào)在水中衰減較小，在水下定位中扮演著重要的角色。但是低頻信號(hào)的波長(zhǎng)較大，為了保證良好的分辨率以及定位精度，定位所需的陣列長(zhǎng)度非常大，水下小平臺(tái)一般難以實(shí)現(xiàn)；此外水中兵器的控制范圍有限，當(dāng)目標(biāo)靠近時(shí)，遠(yuǎn)場(chǎng)平面波模型往往不再適用，也就是說目標(biāo)常常處于陣列的近場(chǎng)范圍內(nèi)。所以基于水下小平臺(tái)的近場(chǎng)低頻目標(biāo)定位研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

以往的近場(chǎng)定位算法主要利用的是聲壓陣，聲壓陣近場(chǎng)定位是遠(yuǎn)場(chǎng)定位的擴(kuò)展，包括二維多重信號(hào)分類(MUltiple SIgnal Classification，MUSIC)算法、三維MUSIC算法、近場(chǎng)最大似然算法等[1-3]。……