表面聲波的角頻率(也即水下聲信號的角頻率），e為自然對數(shù)的底。
[0042] 由于水的粘滯作用，水表面橫向微幅波的波幅不可能保持不變，也即水表面橫向 微幅波的范圍不是無限的，水表面微幅波的振幅隨著傳播距離的增加而減小，即水表面微 幅波區(qū)域的質點越靠近擾動源，其振幅越大。研究表明，水表面橫向微幅波的波幅將W指數(shù) 形式衰減，因此，可將上式修正為：
[0043]
[0044] 式中，τ為衰減系數(shù)。因此，由水下聲福射引起的水表面聲波的空間形態(tài)如圖1所 示。整個波形呈現(xiàn)同屯、圓的結構，且中屯、幅度大，外沿幅度小。同屯、圓的圓屯、位置即為水下 聲福射中屯、的所在位置。正是由于水表面橫向微幅波的振幅衰減的特點，我們可W利用多 點波幅探測的方法來實現(xiàn)水下目標發(fā)聲位置的估計。
[0045] 水下聲信號激光相干探測的原理如圖2所示，該圖為典型的激光相干法探測水下 聲信號的光路圖。激光器發(fā)出的激光束經聲光調制器(Α0Μ)衍射后，分成兩束光，一束作為 測量光，另一束作為參考光。測量光直接入射到被測水面，該水面的振動因為受到了水下聲 源的調制而包含有水下聲源同頻率的振動成分，位相被運些振動調制的反射光(實際表現(xiàn) 為中屯、光強大四周光強小的光斑)入射至分光鏡，并經分光鏡反射;參考光經45度平面反射 鏡反射后，入射至分光鏡，并經分光鏡透射，在分光鏡里內部，測量光與參考光匯合，發(fā)生了 相干，相干光入射至光電探測器的探測面上。光電探測器接收相干信號，并將其轉化為電信 號，該電信號經過信號處理電路和數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)處理后，被上位機讀取，被上位機讀 取的相干信號做進一步處理可解調出水下聲信號的特征。
[0046] 同步多點相干探測法的4個探測點51、52、53、54的分布如圖3所示，整體呈現(xiàn)正方 形，其幾何中屯、為0點。實踐時，利用同步多點相干探測系統(tǒng)對感興趣的水域進行多點探測， 得到4個探測點51、52、53、54處的水表面聲波信息，選出水表面聲波振幅最大和次大的兩個 探測位置，分別記為Smaxl和Smax2，那么聲源中屯、方向則位于振幅最大探測點Smaxl和次大探測 點Smax2與中屯、點0組成的張角范圍內。W圖3為例，水表面聲波振幅最大的探測點為Sl，次大 探測點為S4,那么聲源中屯、C相對于探測系統(tǒng)的方向OC剛位于向量源;和庶;之間.為捜索 水表面聲波的最大振幅位置，探測系統(tǒng)需按照方向OC巧動，不斷調整探測系統(tǒng)的位置，使4 個探測點探測到的水表面聲波的振幅大小基本一致，如圖4所示，此時認為探測中屯、點0即 為聲源中屯、的最優(yōu)估計。
【具體實施方式】 [0047] 二:結合圖6說明本實施方式，本實施方式是對實施方式一所述的一 種基于激光多點相干探測的水下發(fā)聲目標位置估計方法的進一步限定，根據(jù)實施方式一中 的測量原理，步驟二中的探測信號Id (t)的獲得方法為：
[004引參考光的光振幅Eb隨時間t的分布為：
[0049] Eb(t) =Absin( ω 〇t+kzb+Φ ) (1)
[0050] 式中，Ab為參考光光振幅Eb的幅值；
[0051 ] ω日為激光角頻率；
[0052] k為激光波數(shù)；
[0053] Zb為參考光的光程；
[0化4] Φ為激光初始相位。
[0055] 測量光的光振幅Em隨時間t的分布為：
[0056] Em(t) =Amsin[( ω0+ωd)t+kzm+Φ ] (2)
[0057] 式中，Am為測量光光振幅Eb的幅值；
[005引Zm為測量光的光程；
[0059] Wd為聲光調制器調制頻率。
[0060]參考光與測量光匯合后的合振幅為：
[0064]光強由光電探測器接收，光電探測器不對高頻項響應，即將4,巧/+&"+鍵、 4^cos?巧,+巧)/'+Ar,-l·溝、和AmAbCos[(2ωo+ωd)t+kzm+kzb+2Φ]轉變?yōu)橹绷餍盘?，因此，去除?流分量后的光強信號Id表示為：
[00化]Id(t)=KAmAbCOS[k(Zm-Zb)]=AdCOS[ t0dt+k(Zm-Zb)] (5)
[0066] 式中，Κ為光電接收器的放大倍率，記Ad = KAmAb，
[0067] 由上式可知，光電探測器接收的信號是關于參考光和測量光光程差的調制信號， 兩束激光的光程差由兩個臂的初始長度和水表面振動有關，其中水表面振動包含自然水表 面的波動W及水下聲信號激發(fā)的水表面聲波兩部分，因此，光程差Zm-Zb表示為：
[006引 Zm-Zb = 2a 廣 L2)+2Ansin(2 灶 nt+<l)n)+2Assin(2 灶 st+<l)s) (6)
[0069] 式中，AnSin(化fnt+Φη)為自然水表面的振動表達式(An為自然水表面振幅，fn為自 然水表面振動頻率，Φ η為自然水表面振動初相位），Assin(2時st+ Φ S)為水下聲源引起的水 表面振動表達式(As為水表面聲波振幅，fs為水表面聲波振動頻率，Φβ為水表面聲波振動初 相位），^為水面靜止時測量光的初始光程，L2為水面靜止時參考光的光程，那么，ai-L2)為 水面靜止時兩路光的初始光程差，記為AL，則光電探測器接收到的光強信號可由下式表 述：
[0070] Id(t) = Adcos{ ω dt+k[2 Δ L+2Ansin(2時nt+Φ n)+2Assin(2時st+Φ S) ]} (7)
[0071] Assin(2時st+(l)s)為由水下聲源引起的水表面聲波的信息。
[0072] 由公式(7)可知，由光電探測器獲得的探測信號的相位中包含了水下聲源引起的 水表面聲波的信息:Assin(2時st+ Φ S)。采用常規(guī)的方法(例如頻譜分析或相位解調等方法） 對探測信號進行分析，即可得到水表面聲波的振動幅值As和振動頻率fs?？刹捎脠D6所示的 原理得到水表面聲波信息:Assin(2時st+ Φ S)。
【具體實施方式】 [0073] 本實施方式所述的基于激光多點相干探測的水下發(fā)聲目標位置 估計方法為異步多點探測方法，該方法為:采用水下聲信號激光相干探測法對待探測水域 進行逐點探測，得到各個探測點的探測信號Id(t)，即光電探測器接收到的信號，并對每個 探測點的探測信號進行頻譜分析或相位解調，得到每個探測點的水表面聲波振幅值，將水 表面聲波振幅值最大的探測點的位置作為聲源中屯、位置的最佳估計。
【具體實施方式】 [0074] 四：本實施方式是對實施方式Ξ所述的基于激光多點相干探測的水 下發(fā)聲目標位置估計方法的進一步限定，探測信號Id(t)的獲得方法為：
[0075] 參考光的光振幅Eb隨時間t的分布為：
[0076] Eb(t) =Absin( ω 〇t+kzb+Φ ) (1)
[0077] 式中，Ab為參考光光振幅Eb的幅值；
[007引 ω0為激光角頻率；
[0079] k為激光波數(shù)；
[0080] Zb為參考光的光程；
[0081] Φ為激光初始相位。
[0082] 測量光的光振幅Em隨時間t的分布為：
[0083] Em(t) =Amsin[( ω0+ωd)t+kzm+Φ ] (2)
[0084] 式中，Am為測量光光振幅Eb的幅值；
[0085] Zm為測量光的光程；
[00化]cod為聲光調制器調制頻率。
[0087]參考光與測量光匯合后的合振幅為：
[008引 E(t)=Eb(t)+Em(t)=Amsin( ωο?+Ι?Ζ??+Φ )+Absin[( ω0+ω<ιΗ+1?Ζ6+Φ ] (3)
[0089] 則相干光光強I(t)為：
[0090]
[0091] 光強由光電探測器接收，光電探測器將4，""《?""(娜+旬+#、半《?弔巧+巧片崎+溝、和 AmAbcos[ (2 ω日+ ω d)t+kzm+kzb+2 Φ ]轉變?yōu)橹绷餍盘?，因此，去除直流分量后的光強信號Id 表不為：
[0092] Id(t) =KAmAbcos[k(Zm-zb)] =Adcos[ ωdt+k(Zm-zb)] (5)
[0093] 式中，Κ為光電接收器的放大倍率，記Ad = KAmAb，
[0094] 光程差Zm-Zb表示為：
[0095] Zm-Zb = 2a 廣 L2)+2Ansin(2 灶 nt+<l)n)+2Assin(2 灶 st+<l)s) (6)<