浅海中利用单水听器对移动船舶测距的统计模型与估计方法
信号处理
2025-08-29 v2
摘要
被动声学是海上态势感知的多功能工具，可用于声源检测与定位、海洋哺乳动物追踪和地声反演等应用。本研究聚焦于在声学上距离无关的浅水环境中，估计声学接收器与过境船舶之间的距离。在此环境中，声传播可由一组由浅海波导和海底特性决定的简正波建模。这些简正波是频散的，其相速度和群速度随频率变化，它们的干涉在单水听器声谱图中产生依赖于距离和频率的条纹图案。这些条纹图案通常可由波导不变量（WI）这一描述波导特性的单一参数来表征。本文提出了一种统计模型及相应的基于波导不变量的测距方法，利用单水听器接收过境船舶的宽带和线谱声音。利用2017年海底特性实验（SBCEX17）的数据，在不同环境条件和频段下对两艘商船评估了该方法。在最佳情况下，测距误差在长达62公里的范围内保持在4%以下，并在40-60 Hz频段表现出鲁棒性能。
引用
@article{arxiv.2505.01562,
title = {Statistical Model and Estimation Method for Ranging a Moving Ship Using a Single Acoustic Receiver in Shallow Water},
author = {Junsu Jang and William S Hodgkiss and Florian Meyer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.01562},
year = {2025}
}