声纳斜入射水深实时监测中最短路径时延估计

以射线声学理论为基础,提出了一种以声纳斜入射方式实现港口航道水深实时监测的新方法。针对该方法中水声信道的多径传播结构,通过求解直达路径声信号和海底反射最短路径声信号的相对时延来估算港口航道的即时水深。将用于阵列信号方位估计的MODEX算法和带惩罚函数的非线性最小二乘算法结合起来,给出了一种解决单频水声信号高分辨率多径时延估计的混合算法,其中MODEX算法用于计算多径信号时延和幅度估计的初始值,然后将此初始值赋予带惩罚函数的频域非线性最小二乘算法确定时延和幅度估计的真实值。海上实测数据分析显示该混合算法具有很强的处理重叠多径信号以及抗噪声干扰的能力,时延估计精度达到μs量级。海上实验结果进一步说明声纳斜入射水深监测方法的可行性,该方法简单实用、实时性好,尤其对狭窄航道水深的实时监测具有广泛的应用前景。