海聲源深度估計是水聲研究的熱點問題之一。傳統深度估計方法有匹配場方法、基于多途到達時延或干涉條紋的定深方法，這些方法通常至少需要以下條件中的兩個：海洋環境參數、垂直線列陣、對運動目標的長時間跟蹤、寬帶聲場或兩種以上多途到達結構，以實現聲源深度估計的聚焦。

近日，中國科學院聲學研究所聲場聲信息國家重點實驗室科研人員提出一種在深海大深度近水平距離接收環境中基于單矢量水聽器的被動寬帶聲源深度估計方法，該方法不需要垂直線列陣、精確的海洋環境參數信息及對運動目標的長時間跟蹤，在單快拍情況下僅利用直達波和海面反射波的寬帶干涉特征即可實現聲源深度估計。相關研究成果在線發表在The Journal of the Acoustical Society of America Express Letter上。

在深海大深度近水平距離下，忽略海水分層及聲速剖面變化引起的聲線彎曲，直達波和海面反射波干涉可看作Lloyd鏡干涉，接收聲場在頻率、目標到達角和聲源深度三個維度上呈現強弱相間的周期性干涉調制特征。在圖2a所示的收發態勢下，研究由單矢量水聽器接收的聲壓和三分量質點振速信號獲得垂直聲能流和水平聲能流，由其比值估計出目標到達角。對接收聲強譜進行傅里葉變換或MUSIC譜分析得到聲強的頻率干涉周期譜，由譜峰值獲得直達波和海面反射波的頻率干涉周期。利用聲源深度與頻率干涉周期及目標到達角的關系估計出源深。

研究利用2018年4月海試實驗數據對所提方法進行驗證。實驗中，共投放14個深度為200 m的爆炸聲源，信號由布放于海底的海底地震儀（OBS）接收，收發距離在0.5 km~5.5 km之間，信號處理頻段為20~80Hz。實驗數據處理結果表明，由垂直聲能流和水平聲能流比值估計的目標到達角，與仿真計算的直達波和海面反射波到達角平均值基本一致（圖3a），估計的聲源深度與爆炸聲源標稱深度相吻合，驗證了方法的有效性。

在真實環境中聲速隨深度不同而變化。對于短距離內的聲源，由于具有較大的到達角，聲速隨深度的變化對調頻周期影響不大；而對于較遠的聲源，射線彎曲的影響不可忽略，此時等速度模型不再適用。研究人員將據此做進一步研究工作，如修正水體分層的頻率干擾周期，以提高遠程水源深度估算的精度。

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