一种适用于北极双轴声道的改进压缩匹配场定位算法研究.docx

【文章概述】 本文主要探讨了一种适用于北极双轴声道环境的改进压缩匹配场定位算法。在北极海域，由于海冰覆盖和暖流影响，声波传播条件复杂，导致声源定位准确性面临挑战。匹配场处理（Matched-Field Processing, MFP）作为一种有效的定位方法，结合声波传播特性，通过模拟水下信号收发过程来提高定位精度。其中，Bartlett 线性匹配器是最常用的，但其旁瓣能量高可能导致定位错误。为了改善这一问题，文中提到了几种方法，如最小方差匹配场处理（Minimum Variance Matched Field, MVBF）和贝叶斯学习方法，但它们都存在计算复杂度高或对快拍数有要求的问题。 压缩感知（Compressive Sensing, CS）是近年来信号处理领域的热点，它能够在稀疏信号情况下用较少的采样点获取完整信息。2011年，Mantzel等人首次将压缩感知引入匹配场定位，提出压缩匹配场概念。随后，Gemba等人将压缩感知与自适应处理器结合，但这种方法可能因为参数相互影响而影响定位精度。 【关键点分析】 1. **匹配场处理**：匹配场处理是一种利用声场模型进行声源定位的技术，通过比较实际测量的声场与模型计算的声场来确定声源位置。Bartlett 线性匹配器是常见方法，但其旁瓣问题影响定位精度。 2. **压缩感知**：压缩感知理论允许在采样率低于奈奎斯特采样率的情况下恢复稀疏信号。在匹配场定位中，由于声源数量远小于网格点，可视为稀疏信号，从而应用压缩感知提高定位分辨率。 3. **相位归一化**：文章提出了一种创新方法，即在压缩匹配场算法中引入相位归一化，减少发射信号频谱对位置参数估计的影响，提高了匹配的稳健性和定位的准确性。 4. **算法优化**：通过将格林函数和接收信号的相位信息进行归一化，使用相位信息而非幅度信息进行匹配，降低不确定因素干扰，简化算法并减少对快拍数的依赖。 5. **北极信道特性**：北极环境中的特殊信道条件（如海冰和暖流）使得声波传播损失大，需要更精确的定位技术。文中提出的优化算法旨在解决这些环境下的声源定位问题。 【总结】 本文研究的改进压缩匹配场定位算法结合了压缩感知和相位归一化策略，以适应北极复杂信道环境下的声源定位。通过消除发射信号频谱对位置估计的影响，提高了算法的稳健性和定位精度。这种方法有望为北极双轴声道的声学探测提供更可靠的解决方案。