浅海环境中基于模态衰减规律加权的子空间检测方法

作者：孔德智; 孙超^*; 李明杨

来源：Acta Physica Sinica, 2020, 69(16): 139-151.

• 模态空间检测
• 模态衰减系数
• 处理增益
• 模态函数反转点

研究了使用垂直线列阵情况下,浅海环境中的模态空间检测器(modal space detector, MSD)的检测性能.推导了MSD的处理增益,结果表明其处理增益随波导环境中传播模态数的增多而减小,进而其检测性能也随之下降.利用各阶模态深度函数之间的正交性,将MSD分解为若干阶模态子空间检测器(modal subspace detector, MSSD).推导了各阶MSSD的处理增益,发现其随各阶模态衰减系数的增大而减小.根据各阶模态的衰减规律设计加权系数,提出一种加权模态子空间检测器(weighted modal subspace detector,WMSSD).以处理增益作为比较参量,通过理论和仿真实验分析了声源位置和声速剖面对WMSSD检测性能的影响.结果表明:1)当声源位于负梯度声速波导的近海面区域和正梯度声速波导的近海底区域时,由于低阶模态深度函数存在反转点, WMSSD的处理增益弱于MSD,而当声源位于其他大部分观测区域时,WMSSD的处理增益都优于或显著优于MSD; 2)在等声速梯度波导中,各阶模态深度函数不存在反转点,在所有观测区域WMSSD的处理增益都显著优于MSD.

• 单位
  电子工程学院; 西北工业大学; 工业和信息化部