1.一种基于深海海底双水平阵的直达声区目标三维定位方法,其特征在于,该方法分为以下步骤:步骤1:针对布放在深海海底的双水平阵和运动声源建立坐标系;令双水平阵中阵列1的首基元为坐标原点,以东北方向建立直角坐标系;两条水平阵的基元数分别为 和 ,第n条阵列第m个基元的中心坐标分别为 , ,其中上标T表示对向量求转置;H为已知的海深;设运动声源靠近海面,其深度 在整个观测过程中恒定不变;声源辐射的线谱信号频率为 ,单位为Hz,在t时刻的实时坐标为 ,其中 表示t时刻声源的横坐标, 表示t时刻的声源纵坐标;由于声源深度恒定,因此 不随时间变化,此时运动声源到达第n条阵列第m个基元的水平传播距离 计算为 ;步骤2:利用第n条阵列的频谱信号做常规波束形成处理得到第n条阵列在频率 处随时间和导向角变化的波束能量 : ,其中 为第n条阵列的频谱信号, 为声源频率,单位为弧度/秒; 表示第n条阵列第m个基元的频谱信号,通过对阵列直接测量获得的时域信号做傅里叶变换得到;导向向量 ; 为导向角; ,c为海水中阵列深度处的声速;步骤3:从双水平阵中第n个阵列的波束能量 中提取每个时刻t的波束能量峰值对应的角度为目标方位角 ,并进一步将所有波束能量峰值记录为目标波束能量序列 ;步骤4:利用 估计出运动声源相对于每条阵列首基元的距离;以双水平阵中阵列1的首基元为参考位置,利用双水平阵与目标方位之间的几何关系解算出目标的水平坐标为 ,其中 为 维的矩阵; 为 维的列向量;pinv表示矩阵的伪逆;因此得到运动声源相对于第n条阵列首基元的估计水平传播距离为 ,运动声源相对于每条阵列首基元的距离通过下式计算为: ;步骤5:设声源的预设深度为z,利用步骤4得到的估计距离 、 计算得到该预设深度下的拷贝场声压信号;设声源的预设深度为z,将运动声源相对于第n条阵列首基元的估计水平距离 以及实际海上实验现场测量得到的海洋环境参数输入射线模型Bellhop,计算得到预设深度处的运动声源发射的声信号通过直达路径、海面一次反射路径到达阵列首基元的时间 与 ;利用直达路径和海面路径之间的多途时延差构建声源预设深度为z的拷贝场声压信号 : ;步骤6:遍历所有可能的声源预设深度z,计算两阵列的融合模糊度函数 ,将函数值最大处的声源预深度z作为目标估计深度 ;定义两阵列融合模糊度函数 ,寻找同时匹配两阵波束能量峰值的时间序列的最佳目标深度,即 ,其中 ,融合模糊度函数 的最大值对应的深度即为目标估计深度 ,T表示观测时间长度;至此,步骤3、4、6获得了目标方位角 、距离 和深度 ,构成了目标的三维定位结果。
2.一种根据权利要求1所述基于深海海底双水平阵的直达声区目标三维定位方法,其特征在于:步骤1中,已知的海深H通过布放阵列时实际测量得到或者从海图上得到。
3.一种根据权利要求1所述基于深海海底双水平阵的直达声区目标三维定位方法,其特征在于:步骤1中,应保证声源距离两阵列不超过5倍海深。
4.一种根据权利要求1所述基于深海海底双水平阵的直达声区目标三维定位方法,其特征在于:步骤5中,为了减小计算量,预设目标深度z的遍历范围设置为0m到200m。
5.一种根据权利要求1至4任一项所述基于深海海底双水平阵的直达声区目标三维定位方法,其特征在于:对每条水平阵的阵形不做要求,适用于每条水平阵是线阵或者任意面阵的场景。