(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111434375.5 (22)申请日 2021.11.29 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114217321 A (43)申请公布日 2022.03.22 (73)专利权人 哈尔滨工程大 学 地址 150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区南 通大街145号 (72)发明人 王晋晋　郭凯晖　邱龙皓　张志刚　 付进　邹男　齐滨　郝宇　张光普　 王逸林　王燕　梁国龙　 (74)专利代理 机构 哈尔滨市阳光惠远知识产权 代理有限公司 2321 1 专利代理师 张宏威 (51)Int.Cl. G01S 15/08(2006.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 111/04(2020.01) (56)对比文件 CN 113064147 A,2021.07.02 US 2007280051 A1,20 07.12.06 CN 106646373 A,2017.0 5.10 CN 10476 5037 A,2015.07.08 CN 113639749 A,2021.1 1.12 CN 113671473 A,2021.1 1.19 杨坤德等.基 于扇区特 征向量约束的稳健自 适应匹配场处 理器. 《声学 学报(中文版)》 .20 06, (第05期), 魏尚飞等.基 于矩阵奇异值分解时频分布相 关水下瞬态声 源定位. 《电声技 术》 .2020,第4 4卷 (第12期), 审查员 陈曦 (54)发明名称 一种多约束匹配处 理器定位方法 (57)摘要 本发明通过一种多约束匹配处理器定位方 法， 本发明相比于原多约束匹配处理器的匹配场 定位方法， 仅需要额外对其计算过程中的自相关 矩阵进行处理并计算， 除此之外并未增加计算的 难度与复杂性， 同时使 得原计算结果更加准确的 与便于搜寻， 大大降低了其他干扰峰或者旁瓣的 对目标峰的干扰， 提高了主峰的辨识度， 同时由 于引入了加权之后的线性匹配处理器， 也使 得该 方法对环境失配的抗 性有一定的提高。 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 CN 114217321 B 2022.10.18 CN 114217321 B 1.一种多约束匹配处 理器定位方法， 其特 征是： 所述方法包括以下步骤： 步骤1： 确定邻域约束点的个数； 在进行目标水域声场采集之前， 对目标水域的环境参 数进行测量， 包括目标水域范围的水深， 声速梯度曲线， 水底平坦度以及大概地形， 水底底 质成分， 底质密度， 底质衰减系数以及底质声速； 步骤2： 根据测量水域的环境参数， 采集目标信号所在水域进行声场数据， 构建水域声 场模型； 步骤3： 根据构建的水域声场模型， 确定拷贝场矩阵； 步骤4： 利用水平接收水听器 阵列， 对水域进行目标声源的信号水声信号采集， 采集得 到测量场矩阵信号F1； 步骤5： 对测量场矩阵信号F1进行自相关计算， 确定自相关矩阵R； 步骤6： 将测量场矩阵与拷贝场矩阵以及自相关矩阵代入到多约束处理器的代价函数， 得到原匹配处 理器定位结果； 步骤7： 对自相关矩阵处理前后的多约束 匹配处理器的代价函数作差， 得到各个声场点 定位结果的差值， 对目标进行较为 准确的定位。 2.根据权利要求1所述的一种多约束匹配处理器定位方法， 其特征是： 所述步骤3具体 为： 采用Kraken模型或者Bellhop模型， 当水底平坦， 并且是低频远场时， 声场模型采用 Kraken简正波模型进行计算； 而在水底存在起伏地形， 并且是高频声场时， 则采用Bellhop 射线模型计算， 得的拷贝场矩阵F2表示。 3.根据权利要求2所述的一种多约束匹配处理器定位方法， 其特征是： 所述步骤6具体 为： 将测量场矩阵与拷贝场矩阵以及自相关矩阵代入到多约束处理器的代价函数， 得到原 匹配处理器定位结果 通过下式表示： 4.根据权利要求3所述的一种多约束匹配处理器定位方法， 其特征是： 所述步骤7具体 为： 步骤7.1： 由自相关矩阵与测量场声压算得常数m， 通过 下式表示： 其中， K为接收阵元 数， m为大于 0的常数； 将自相关矩阵与对角线元 素均为m的对角阵相加， 得到矩阵Rm， Rm通过下式表示： Rm＝R+m·En 其中， En为一个n阶单位矩阵； 步骤7.2： 将测量场矩阵与拷贝场矩阵代入到多约束处理器的代价函数， 然后对测量场 矩阵的自相关矩阵进行处理， 得到矩阵Rm， 以矩阵Rm代替自相关矩阵R代入到多约束处理器 的代价函数之中， 得到以下模糊表面表达式：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114217321 B 2步骤7.3:： 将对自相 关矩阵处理前后的多约束匹配处理器的代价函数作差， 得到各个 声场点定位结果的差值的表达式， 将表达式进行变量分离与化简， 则该差值等式通过下式 表示： 测量场矩阵均为确定常数， 令上式 中的各项用以下参数代替： 以上述各参数表示差值 函数ΔMC， 则有ΔMC＝t·k0+k1； 步骤7.4： 将PMCm的表达式进行展开并分离化简， 则可以得到如下表达式： 当环境参数在一定范围内出现偏差时， 仍然对目标进行准确的定位。 5.根据权利要求4所述的一种多约束匹配处理器定位方法， 其特征是： m的取值根据实 际测量声场或者自相关矩阵来确定， 在0.01—0.0 00001范围之间选择。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114217321 B 3