1.一种基于多OFDM符号联合处理的单水听器距离-深度定位方法,其特征在于,包括以下步骤:S10,水下目标声源连续发射多个包含导频子载波的正交频分复用(OFDM)符号,每个符号在频域中嵌入已知结构的导频信息;S20,接收端的单水听器接收所述多个OFDM信号,提取各符号中的频域导频子载波数据,形成多个导频响应向量;S30,基于多个导频响应向量构建多量测向量(MMV)模型,通过建立接收矩阵与候选路径频域响应矩阵之间的线性映射关系,执行最大似然估计,提取多路径传播时延向量;S40,结合声源与接收端之间的几何传播模型,构建路径传播代价函数,将估计得到的多路径传播时延与理论传播时延匹配,通过最小化该代价函数获得声源的水平距离-深度估计。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述导频子载波在每个OFDM符号中均匀分布于频域范围,具有频率响应可分辨性,用于增强多径信号区分能力。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述MMV模型中的信道响应矩阵由多径传播时延下的频域响应模板构成,每列对应一种路径传播特征。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述最大似然估计通过构造正交投影矩阵,在传播时延参数空间中搜索最优路径组合,获取最优传播时延向量。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述路径传播代价函数用于描述假想与真实声源位置所对应的多径时延的误差,理想情况下目标位置为使该函数取极小值的坐标点。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述传播模型包括直达路径、水面反射路径和水底反射路径,传播时延由各路径传播距离除以水体声速获得。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,对代价函数的最小化采用网格搜索或局部梯度下降算法进行,且可引入路径权重以提升估计精度。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,多路径传播时延特征提取与二维声源定位为相互解耦的两阶段处理过程,分别基于频域建模与代价函数优化独立执行。
9.一种水下被动定位系统,其特征在于,包括:接收模块,用于接收包含导频的多个OFDM信号,并提取频域导频数据;建模模块,用于构建多量测向量模型,生成频域接收矩阵与响应模板矩阵;估计模块,用于基于似然最大化准则对路径传播时延进行估计;定位模块,用于根据传播几何模型构建代价函数,并输出目标声源在二维空间的位置估计。
10.一种部署于小型平台的单节点水声被动定位装置,其特征在于,配置为执行权利要求1至8任一所述的方法,并输出目标声源在水平距离与深度方向上的定位坐标。