声学学报2025,Vol.50Issue(1) :1-11.DOI:10.12395/0371-0025.2023181

深海水平阵对空中声源的近场定位研究

Near-field localization of airborne sources using deep-sea horizontal array

毛俊杰 张波 彭朝晖 张燕君 钱鹏 林霖
声学学报2025,Vol.50Issue(1) :1-11.DOI:10.12395/0371-0025.2023181

深海水平阵对空中声源的近场定位研究

Near-field localization of airborne sources using deep-sea horizontal array

毛俊杰 1张波 2彭朝晖 2张燕君 2钱鹏 3林霖2
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作者信息

  • 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;中国科学院大学 北京 100049
  • 2. 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
  • 3. 中山大学海洋工程与技术学院 珠海 519082
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摘要

为实现水下对空中声源的探测定位,提出了一种利用深海不同路径声线进行近场聚焦波束形成的定位方法,实现了海底水平阵对近场菲涅尔区空中声源的定位.分析表明,直接利用不同路径声线进行聚集波束形成定位时,空间谱会产生伪峰.为此,应用了基于声线到达幅度加权的伪峰抑制方法.仿真及海试实验数据验证了该方法的有效性,能够准确定位飞行高度约 5000 m、水平距离在 13~17 km范围内的固定翼飞机目标,平均定位误差为 0.9 km.与仅利用直接透射声线的传统方法相比,所提方法显著提升了远距离空中声源的定位性能.

Abstract

To achieve underwater detection and localization of airborne sound sources,a localization method using sound rays of different paths in the deep sea for focused beamforming is proposed,which realizes the localization of airborne sound sources in the Fresnel zone by seabed horizontal array.The analysis shows that the spatial spectrum produces pseudo-peaks when different path sound rays are directly utilized for focused beamforming localization.For this reason,a pseudo-peak suppression strategy based on sound ray arrival amplitude weighting is applied.Simulation and sea trial data verify the effectiveness of the method,which is able to locate fixed-wing aircraft targets flying at an altitude of about 5000 m and a horizontal distance in the range of 13-17 km,with an average positioning error of 0.9 km.Compared with the traditional method that only utilizes direct transmitted sound rays,the proposed method significantly improves the localization performance of long-range airborne sound sources.

关键词

水下对空探测/聚焦波束形成/海底水平阵/空中声源

Key words

Underwater-to-air detection/Focused beamforming/Seabed horizontal array/Airborne source

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出版年

2025
声学学报
中科院声学所

声学学报

北大核心
影响因子:0.802
ISSN:0371-0025
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