【技术实现步骤摘要】
本公开实施例涉及水声探测，尤其涉及一种收发分置声纳的布放深度优化方法。
技术介绍
1、研究表明，当目标靠近收发分置声纳的收发连线附近时，探测信号在目标体上激发前向声散射信号，引起接收声场强度异常。此外，水下目标在运动时不可避免地持续排开周围水体，这些水体在密度分层的海洋中受到重力和浮力的共同作用往复振荡，形成源致内波。当目标运动到收发分置声纳的连线附近时，源致内波会引起收发之间的声速剖面持续变化，激发接收声场强度异常，该特征可以用于隐身目标探测。但由于从声源直接传播至接收机上的背景声场在时、频和空域的掩盖作用，信干比很低，目标引起的声场异常特征难以被直接提取。水声信道多径效应严重，不同收发深度对系统探测性能产生显著影响。以接收点处的信干比为探测性能评价指标，当固定收发距离时，接收信干比与水声信道环境、目标位置、声源和接收深度有关，必然存在着有利于探测的局部高信干比区域。但目标（与源致内波）深度的不确定性使得接收声场某点处的信直比变为不确定量，探测声纳的声源和接收机布放缺乏依据，难以评价收发深度的优劣。
技术实现思路
1、为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提供一种收发分置声纳的布放深度优化方法，用以解决现有技术中存在目标深度的不确定性使得接收声场某点处的信直比变为不确定量，探测声纳的声源和接收机布放缺乏依据，难以评价收发深度的优劣的问题。
2、根据本公开实施例，提供一种收发分置声纳的布放深度优化方法，该方法包括：
3、确定发射机的位置和接收机的位置，并结合
4、根据所述水声环境信息、所述发射机的位置和所述接收机的位置，设定发射深度分辨率和接收深度分辨率并进行网格化；
5、根据所述探测目标沿深度的概率分布、所述发射深度分辨率和所述接收深度分辨率，以信干比为探测性能评价指标，基于声传播模型计算各个收发对上的第一接收信干比，并组成目标函数模糊度表面；
6、根据所述目标函数模糊度表面得到最优的布放位置。
7、进一步的，所述结合水声环境信息和探测目标的辐射噪声强度预测所述探测目标沿深度的概率分布的步骤中，包括：
8、将所述探测目标分布的海区划分为多个深度网格，以所述探测目标为中心，将距离为 r、深度为 h的海区划分为 m× n的矩阵s；
9、基于所述声传播模型，根据所述探测目标的辐射噪声强度模拟所述探测目标在深度上的辐射噪声场，计算各个所述深度网格的传播损失；
10、根据被动声纳方程计算所述矩阵s上各点的优质因数；
11、计算所述探测目标深潜至预设深度时所述矩阵s内所述传播损失大于所述优质因数的元素个数并记为 c；
12、遍历所有所述深度网格，得到各个深度时对应的所述元素个数，并得到所述探测目标沿深度的概率分布。
13、进一步的，所述优质因数的表达式为：
14、（1）
15、其中，fom为优质因数，为探测目标辐射噪声级，为海洋环境噪声级，为被动声纳处理增益，为被动声纳检测阈。
16、进一步的，所述探测目标沿深度的概率分布为：
17、（2）
18、其中，为传播损失， hd为深度网格， d为网格元素深度， s为目标航行最小深度， b为目标航行最大深度。
19、进一步的，根据所述水声环境信息、所述发射机的位置和所述接收机的位置，设定发射深度分辨率和接收深度分辨率并进行网格化的步骤中，包括：
20、基于所述水声环境信息、所述发射机的位置和所述接收机的位置，设定所述发射深度分辨率为 ds，所述接收深度分辨率为 dr；
21、划分由海面至海底的所述发射机沿深度分布网格和所述接收机沿深度分布网格；其中，所述发射机沿深度分布网格的数量为 k个，所述接收机沿深度分布网格的数量为 l个。
22、进一步的，根据所述探测目标沿深度的概率分布、所述发射深度分辨率和所述接收深度分辨率，以信干比为探测性能评价指标，利用声传播模型计算各个收发对上的第一接收信干比，并组成目标函数模糊度表面的步骤中，包括：
23、针对任意一对所述发射机的位置和所述接收机的位置（ k， l），基于所述声传播模型计算无目标时的第一接收信噪比和有目标时的第二接收信噪比；其中， k∈ k， l∈ l，所述发射机的位置和所述接收机的位置为一个所述收发对；
24、根据所述第一接收信噪比和所述第二接收信噪比，结合收发分置声纳方程，计算当前所述发射机的位置和所述接收机的位置下的第二接收信干比；
25、根据所述第二接收信干比，得到所述目标出现在所述深度网络各点时的第一接收信干比；
26、将所述第一接收信干比的加权和作为所述发射机和所述接收机深度变化的目标函数；
27、遍历所有所述发射机的位置和所述接收机的位置，计算所述发射机和所述接收机深度变化的目标函数，并组成目标函数模糊度表面。
28、进一步的，无目标时，所述第一接收信噪比的表达式为：
29、（3）
30、其中，为发射声源级，为无目标时的背景声场传播损失，为环境噪声级，为无目标时的第一接收信噪比；
31、有目标时，所述第二接收信噪比的表达式为：
32、（4）
33、其中，为发射机至目标位置处的声传播损失，为目标强度，为目标至接收位置处的声传播损失，为有目标时的第二接收信噪比；
34、所述第二接收信干比的表达式为：
35、（5）
36、其中，sir为第二接收信干比；
37、所述目标函数的表达式为：
38、（6）
39、其中， ek，l为目标函数，为第一接收信干比， pt为目标沿深度的概率分布。
40、进一步的，所述最优的布放位置的表达式为：
41、（7）
42、其中， em为声纳最优的布放位置。
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【技术保护点】
1.一种收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，所述结合水声环境信息和探测目标的辐射噪声强度预测所述探测目标沿深度的概率分布的步骤中，包括：
3.根据权利要求2所述收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，所述优质因数的表达式为：
4.根据权利要求3所述收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，所述探测目标沿深度的概率分布为：
5.根据权利要求4所述收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，根据所述水声环境信息、所述发射机的位置和所述接收机的位置，设定发射深度分辨率和接收深度分辨率并进行网格化的步骤中，包括：
6.根据权利要求5所述收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，根据所述探测目标沿深度的概率分布、所述发射深度分辨率和所述接收深度分辨率，以信干比为探测性能评价指标，利用声传播模型计算各个收发对上的第一接收信干比，并组成目标函数模糊度表面的步骤中，包括：
7.根据权利要求6所述收发分置声纳的布放深度优化方法，其特
8.根据权利要求7所述收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，所述最优的布放位置的表达式为：
9.根据权利要求1所述收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，所述水声环境信息至少包括：
...【技术特征摘要】
1.一种收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，所述结合水声环境信息和探测目标的辐射噪声强度预测所述探测目标沿深度的概率分布的步骤中，包括：
3.根据权利要求2所述收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，所述优质因数的表达式为：
4.根据权利要求3所述收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，所述探测目标沿深度的概率分布为：
5.根据权利要求4所述收发分置声纳的布放深度优化方法，其特征在于，根据所述水声环境信息、所述发射机的位置和所述接收机的位置，设定发射深度分辨率和接收深度分辨率并进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷波，何兆阳，杨益新，
申请(专利权)人：西北工业大学青岛研究院，
类型：发明
国别省市：
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