CN107272003A - 基于可靠声路径和目标多途回波的主动定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于可靠声路径和目标多途回波的主动定位方法，针对基于可靠声路径的被动探测方法的不足，提出将单基地主动声纳布置于临界深度以下，利用可靠声路径照射目标并采集目标多途回波，最终获得目标定位结果。本发明的基本原理和实施方案经过了计算机数值仿真的验证，其结果表明：利用本发明所提出的利用可靠声路径的主动定位方法可以在深海环境对目标进行有效定位。
Description
技术领域
本发明属于水声信号处理领域。
背景技术
深海可靠声路径(RAP:reliable acoustic path)是深海声传播的信道之一。RAP出现条件是接收器位于深海，且此处声速大于海面附近声速的最大值，即接收器位于临界深度以下。所谓可靠声路径是指当声源深度大于临界深度时，声传播路径不受近海面效应或海底相互作用的影响，因此与海面附近的海洋环境特性关系较小，传播信号稳定可靠。
RAP为声源定位提供了一个高信噪比环境。主要原因有两个：(1)RAP是目标与水声设备之间的直达路径，因此它对海面散射和海底反射损失不敏感。RAP下的传播损失(TL:transmission loss)比其他路径(如表面反射路径)下的传播损失要小得多。(2)远处噪声源产生的噪声难以到达临界深度以下，使得RAP下的环境噪声级低于深海中的平均环境噪声级。(Rui D,Kun-De Y,Yuan-Liang M,et al.A reliable acoustic path:Physicalproperties and a source localization method[J].Chinese Physics B,2012,21(12):124301.)
由于RAP的低噪声优点，利用其进行定位成为研究的热点方向之一。目前，相关人员多研究在深海放置接收水听器，利用RAP来被动探测位于海面或较浅处的目标。但是，当目标的辐射噪声级较低时，利用RAP进行被动探测的方法面临着接收信号级较弱的问题，导致探测性能下降。
发明内容
本发明解决的技术问题是：针对利用可靠声路径进行被动探测时的缺点，本发明提出一种使用可靠声路径和目标多途回波的主动定位方法。所提方法采用单个发射换能器和单个水听器(两者组成单基地声纳并位于临界深度以下)，单个发射换能器以一定的垂直开角发射脉冲信号并向上照射目标。单个接收水听器采集目标的多途回波，利用离线计算得到的多途回波与实际采集的多途回波进行匹配处理，获得目标定位结果。
本发明的技术方案是：基于可靠声路径和目标多途回波的主动定位方法，包括以下步骤：
步骤一：利用声场软件进行离线仿真，包括以下子步骤：
子步骤一：由单个发射换能器和单个水听器组成单基地声纳系统，该系统位于深海临界深度下；发射换能器发出的线性调频脉冲信号表示为：
其中，f为中心频率，k为调频斜率，τ0为脉宽，T为发射周期；发射换能器以垂直开角发射线性调频脉冲信号，开角下边界处的声线保证不与海底接触；接收水听器接收目标的多途回波信号，其中多途回波信号包含同时存在的四个经历不同路径到达接收水听器的回波信号；定义发射换能器-目标-接收水听器路径为路径1，定义发射换能器-目标-海面-接收水听器为路径2，定义发射换能器-海面-目标-接收水听器为路径3，定义发射换能器-海面-目标-海面-接收水听器为路径4；利用接收水听器接收到的多途回波信号和以上四个路径的回波信号的信息进行定位；
子步骤二：利用声场软件进行离线仿真：将需要观测的距离-深度空间划分网格；对位于网格中第i个水平距离第j个深度处的目标点(i,j)，利用射线模型离线计算经路径n(n＝1,2,3,4)的回波信号的到达时延τn,i,j(n＝1,2,3,4)、幅度An,i,j(n＝1,2,3,4)和由海面反射引起的附加相位跳变构造仿真的路径n的回波信号rn,i,j(t)：
的仿真回波相加，得到目标在该网格点时仿真的目标多途回波用公式(1)对应的匹配滤波器对仿真的目标多途回波进行匹配滤波，并对得到的结果求取包络，得到仿真的多途时域包络Ri,j(τ)；将所有网格点进行上述运算，将得到的每个网格点对应的仿真目标多途回波信号的到达时延τn,i,j(n＝1,2,3,4))和仿真的多途时域包络Ri,j(τ)进行存储；
步骤二：对单个水听器实际采集到的目标多途回波信号进行处理，提取多途时域包络和多途时延信息；其中实际进行采集时，所使用的单基地声纳系统构成以及发射换能器发出的线性调频脉冲信号表达公式与仿真中的单基地声纳系统构成以及发射换能器发出的线性调频脉冲信号表达公式相同；
对单个水听器采集到的目标多途回波信号进行带通滤波，用公式(1)对应的匹配滤波器对带通滤波输出信号进行匹配滤波，对得到的结果求取包络，得到多途时域包络；该包络包含三个尖峰，从三个尖峰中提取多途时延信息；其中第一个尖峰是经路径1到达的回波处理后得到的波形，尖峰的极大值对应的时间为经该路径到达的回波的时延；第二个尖峰是经路径2和路径3的回波同时到达接收水听器、接收水听器接收到的两者叠加起来的波形进行上述处理后得到的波形，尖峰的极大值对应的时间为经上述两路径到达的回波的时延；第三个尖峰是经路径4到达的回波处理后得到的波形，尖峰的极大值对应的时间为经该路径到达的回波的时延；
步骤三：将步骤一中的仿真数据与步骤二中的实际采集数据进行匹配处理，获得目标定位结果；其中方法一为将仿真得到的各个网格点对应的多途时域包络与实际接收信号处理后求得的多途时域包络一一做内积，结果作为匹配的输出，输出结果最大值对应的网格点被认为是目标所在位置；方法二为将仿真得到的各个网格点对应的多途回波时延值与实际接收信号的多途时延值相匹配，输出结果最大值对应的网格点被认为是目标所在位置。
本发明的进一步技术方案是：所述单个发射换能器和单个水听器的排列方式为：以发射换能器为球心，单个水听器位于半径为200米的球体内某一点，该球体包括球面。
本发明的进一步技术方案是：所述方法一为：将仿真得到的各个网格点对应的多途时域包络与接收水听器实际得到的多途时域包络一一做内积，结果作为匹配的输出，即
其中，Pi,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的匹配处理输出，Ri,j(τ)为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真包络，R(τ)为实际信号求得的包络；Pi,j中的最大值对应的网格点被认为是目标所在位置。
本发明的进一步技术方案是：所述方法二为：将仿真得到的各个网格点对应的路径1和路径2(或路径3)的回波时延与实际接收信号相应路径的两个多途时延相匹配，即
其中，Pi,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的匹配处理输出，τ1,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的路径1的回波时延，τ2,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的路径2或路径3的回波时延，τD为实际接收信号处理后沿时间轴的第一个尖峰的极大值对应的时间，τS为实际接收信号处理后沿时间轴的第二个尖峰的极大值对应的时间；对于所有的i和j，Pi,j中的最大值对应的网格点被认为是目标所在位置。
本发明的进一步技术方案是：所述方法二还可以为：将仿真得到的各个网格点对应的全部三个多途回波时延值与实际接收信号的全部三个多途时延值相匹配，即
其中，Pi,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的匹配处理输出，τ1,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的路径1的回波时延，τ2,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的路径2或路径3的回波时延，τ3,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的路径4的回波时延，τD为实际接收信号处理后沿时间轴的第一个尖峰的极大值对应的时间，τS为实际接收信号处理后沿时间轴的第二个尖峰的极大值对应的时间，τDS为实际接收信号处理后沿时间轴的第三个尖峰的极大值对应的时间；对于所有的i和j，Pi,j中的最大值对应的网格点被认为是目标所在位置。
本发明的进一步技术方案是：所述网格点距离间隔在5-100米之间，深度间隔在1-50米之间。
发明效果
本发明的技术效果在于：本发明针对基于可靠声路径的被动探测方法的不足，提出将单基地主动声纳布置于临界深度以下，利用可靠声路径照射目标并采集目标多途回波，最终获得目标定位结果。本发明的基本原理和实施方案经过了计算机数值仿真的验证，其结果表明：利用本发明所提出的利用可靠声路径的主动定位方法可以在深海环境对目标进行有效定位。
附图说明
图1为可靠声路径环境下主动定位方法示意图，单基地声纳系统包含发射声源和单水听器；
图2为发射换能器-目标-接收水听器路径回波示意图；
图3为发射换能器-海面-目标-接收水听器路径回波示意图；
图4为发射换能器-目标-海面-接收水听器路径回波示意图；
图5为发射换能器-海面-目标-海面-接收水听器路径回波示意图；
图6为该定位方法实现流程图；
图7为匹配滤波后的实际接收回波及尖峰示意图；
图8为网格点划分示意图；
图9为实施实例匹配方法及定位中方法一的定位结果图；
图10为图9的细节放大图；
图11为实施实例匹配方法及定位中方法二的定位结果图；
图12为图11的细节放大图。
图13为实施实例匹配方法及定位中方法三的定位结果图；
图14为图13的细节放大图。
具体实施方式
本发明的主要内容有：
(1)在深海临界深度下放置单基地主动声纳，发射脉冲信号并利用可靠声路径来照射目标。该主动声纳由单个发射换能器和单个接收水听器组成，且位于深海临界深度下。发射换能器以一定的垂直开角发射脉冲信号。脉冲信号沿着可靠声路径向上照射目标场景，且沿着开角下边界出射的声信号不与海底接触，开角内的声信号可照射水平距离在5-40千米范围内的目标。目标回波沿着可靠声路径到达接收水听器，从中采集目标的多途回波并提取多途时域包络和多途时延信息。
(2)处理采集的多途回波获得目标定位结果。将需要观测的距离-深度空间划分网格，网格点距离间隔在5-100米之间，深度间隔在1-50米之间。利用声场软件离线计算目标在可能位置上的回波多途包络和时延，并对这些多途包络和多途时延进行保存。将实际得到的回波多途包络和多途时延，与离线计算得到的多途包络和多途时延进行匹配处理获得点值，将点值一一描绘在网格点上获得距离-深度二维模糊表面，搜索模糊表面峰值得到定位结果。
3)通过计算机数值仿真给出了本发明提出方法的定位结果，从定位结果证明了本发明提出的定位方法有较好的定位效果。
本发明的技术方案
步骤1)主要涉及单基地主动声纳的布置以及信号的发射与接收，具体内容如下。
单个发射换能器和单个接收水听器组成单基地声纳，置于临界深度之下。单个发射换能器以一定的垂直开角发射线性调频脉冲信号，利用可靠声路径来照射需要观测的距离-深度空间。沿着开角下边界处发射的声线须保证不与海底接触(可以是以一定角度向上发射，也可以是以一定角度向下发射且在海底之上发生反转)。在以上条件满足时，可以调整发射开角范围，获得不同的照射范围。这种发射方式可照射的水平距离可达40千米。
线性调频脉冲信号可表示为：
其中，f为中心频率，k为调频斜率，τ0为脉宽，T为发射周期。一般而言，目标位于海表面以下几十米到几百米不等，在海面和目标之间存在多个回波到达路径，从而产生多途信号。使用单个接收水听器采集目标的多途回波信号。几个多途路径的示意图如图1至图5所示。由图1至图5可知，目标的回波多途主要包括以下4个路径：发射换能器-目标-接收水听器、发射换能器-目标-海面-接收水听器、发射换能器-海面-目标-接收水听器、发射换能器-海面-目标-海面-接收水听器等。本发明主要利用以上4个路径的多途回波进行定位。
步骤2)主要涉及对采集的目标多途回波信号进行处理，以提取多途时域包络和多途时延信息，具体内容如下。
对采集到的目标多途回波信号进行带通滤波。用发射信号波形对应的匹配滤波器对目标多途回波的带通滤波输出进行匹配滤波，并对得到的结果求取包络，得到多途时域包络。该包络包含三个突出的尖峰，从三个尖峰提取多途时延信息。沿时间轴的第一个尖峰是经发射换能器-目标-接收水听器路径到达的回波做上述处理后得到的波形，尖峰的极大值对应的时间为经该路径到达的回波的时延；沿时间轴的第二个尖峰是经发射换能器-目标-海面-接收水听器路径与发射换能器-海面-目标-接收水听器路径到达的回波叠加做上述处理后得到的波形，尖峰的极大值对应的时间为经上述两路径到达的回波的时延；时间轴的第三个尖峰是经发射换能器-海面-目标-海面-接收水听器路径到达的回波做上述处理后得到的波形，尖峰的极大值对应的时间为经该路径到达的回波的时延。求得的包络和三个尖峰极大值对应的时间分别为所需要的多途时域包络和多途时延信息。
步骤3)主要涉及利用声场软件进行离线仿真计算，具体内容如下。
将需要观测的距离-深度空间划分网格，假设目标位于某一网格点，利用Bellhop射线模型离线计算经发射换能器-目标-接收水听器路径、发射换能器-海面-目标-接收水听器路径、发射换能器-目标-海面-接收水听器路径和发射换能器-海面-目标-海面-接收水听器路径的回波的到达时延、幅度和由海面反射引起的附加相位跳变。对应于四个路径，分别将发射的线性调频信号进行相应的时延与相移，幅度调整为回波的幅度，得到该路径的仿真回波。将四个路径的仿真回波相加，得到假设目标在该网格点时仿真出的目标多途回波。用发射信号波形对应的匹配滤波器对仿真的目标多途回波进行匹配滤波，并对得到的结果求取包络，得到仿真的多途时域包络。对所有网格点做上述计算，将假设目标在各个网格点时仿真出的多途时域包络以及经四个路径的回波时延(其中对应于发射换能器-海面-目标-接收水听器路径与发射换能器-目标-海面-接收水听器路径的回波时延是相同的，所以共有三个时延值)进行存储。
步骤4)主要涉及利用仿真数据与实际采集数据进行匹配处理，获得目标定位结果，具体内容如下。
匹配处理有三种方法。
方法一：将仿真得到的各个网格点对应的多途时域包络与实际接收信号处理后求得的包络一一做内积，结果作为匹配的输出，即
其中，Pi,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的匹配处理输出，Ri,j(τ)为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真包络，R(τ)为实际信号求得的包络。对于所有的i和j，Pi,j中的最大值对应的网格点被认为是目标所在位置。
方法二：将仿真得到的各个网格点对应的经发射换能器-目标-接收水听器路径、发射换能器-海面-目标-接收水听器路径(或发射换能器-目标-海面-接收水听器路径)的回波时延与实际接收信号相应的两个多途时延相匹配，即
其中，Pi,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的匹配处理输出，τ1,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的换能器-目标-接收水听器路径回波时延，τ2,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的发射换能器-海面-目标-接收水听器路径(或发射换能器-目标-海面-接收水听器路径)回波时延，τD为实际接收信号处理后沿时间轴的第一个尖峰的极大值对应的时间，τS为实际接收信号处理后沿时间轴的第二个尖峰的极大值对应的时间。对于所有的i和j，Pi,j中的最大值对应的网格点被认为是目标所在位置。
方法三：将仿真得到的各个网格点对应的全部三个多途回波时延值与实际接收信号的全部三个多途时延值相匹配，即
其中，Pi,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的匹配处理输出，τ1,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的换能器-目标-接收水听器路径回波时延，τ2,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的发射换能器-海面-目标-接收水听器路径(或发射换能器-目标-海面-接收水听器路径)回波时延，τ3,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的换能器-海面-目标-海面-接收水听器路径回波时延，τD为实际接收信号处理后沿时间轴的第一个尖峰的极大值对应的时间，τS为实际接收信号处理后沿时间轴的第二个尖峰的极大值对应的时间，τDS为实际接收信号处理后沿时间轴的第三个尖峰的极大值对应的时间。对于所有的i和j，Pi,j中的最大值对应的网格点被认为是目标所在位置。
以典型的深海环境为例，给出本发明的实施实例。实施实例利用计算机进行数值仿真，来检验本发明所提方法的效果。
在实施实例中，两次运用声场软件进行计算。第一次利用声场软件计算出接收水听器上的多途回波信号，将此多途回波信号作为实际采集的信号；第二次利用声场软件计算出目标位于不同网格点上所对应的多途回波信号，将此多途回波信号作为离线计算的信号。
1)RAP环境
假设海深5500米，声速剖面为MUNK剖面，其临界深度为4900米。
2)单基地声纳参数
声纳系统位于临界深度以下，即5000米深。发射声源发射如式(1)所示的线性调频信号，其中f＝1500Hz，k＝25s-2，τ0＝4s，T＝60s。发射角度为-24°至5°。
3)仿真实际接收信号及其处理
假设目标位于海面下300米，距离25千米处。使用Bellhop射线模型求解换能器-目标-接收水听器路径回波时延τD、幅度AD和由海面反射引起的附加相位跳变φD；发射换能器-海面-目标-接收水听器路径与发射换能器-目标-海面-接收水听器路径回波时延τS、幅度AS和由海面反射引起的附加相位跳变φS；以及换能器-海面-目标-海面-接收水听器路径回波时延τDS、幅度ADS和由海面反射引起的附加相位跳变φDS。对应于四个路径，分别将发射的线性调频信号进行相应的时延与相移，幅度调整为该路径回波的幅度，得到该路径的回波波形。将四个路径的回波相加，并加上白噪声，就得到仿真出的接收水听器处目标多途回波。将目标多途回波按技术方案中步骤2)进行处理，其中频域滤波采用截止频率为1450Hz和1550Hz的四阶巴特沃斯带通滤波器，得到目标回波的多途时域包络和多途时延信息。
4)离线计算不同网格点所对应的目标多途回波
将需要观测的距离-深度空间划分网格点，需要观测的距离-深度空间区域深度从0米至5500米，距离从10米至100千米；深度方向划分1101个网格点，距离方向划分5000个网格点。假设目标位于某一网格点(i,j)，使用Bellhop射线模型求解换能器-目标-接收水听器路径回波时延τ1,i,j、幅度A1,i,j和由海面反射引起的附加相位跳变φ1,i,j；发射换能器-海面-目标-接收水听器路径与发射换能器-目标-海面-接收水听器路径回波时延τ2,i,j、幅度A2,i,j和由海面反射引起的附加相位跳变φ2,i,j；以及发射换能器-海面-目标-海面-接收水听器路径回波时延τ3,i,j、幅度A3,i,j和由海面反射引起的附加相位跳变φ3,i,j。按技术方案的步骤3)所叙述，得到假设目标在各个网格点时仿真出的多途时域包络以及经四个路径的回波时延(其中对应于发射换能器-海面-目标-接收水听器路径与发射换能器-目标-海面-接收水听器路径的回波时延是相同的)，并将其存储。
5)匹配处理及定位
方法一：将存储的各个网格点对应的多途时域包络与实际接收信号处理后求得的包络按(2)式做匹配处理，将匹配处理结果用二维灰度图表示。
方法二：将存储的各个网格点对应的多途时延与实际接收信号多途时延按(3)式做匹配处理，将匹配处理结果用二维灰度图表示。
方法三：将存储的各个网格点对应的多途时延与实际接收信号多途时延按(4)式做匹配处理，将匹配处理结果用二维灰度图表示。
根据实施实例，可以认为本发明中所提出利用可靠声路径和目标回波多途的定位方法是可行的。
Claims (6)
1.基于可靠声路径和目标多途回波的主动定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：利用声场软件进行离线仿真，包括以下子步骤：
子步骤一：由单个发射换能器和单个水听器组成单基地声纳系统，该系统位于深海临界深度下；发射换能器发出的线性调频脉冲信号表示为：
<mrow>
<mi>s</mi>
<mrow>
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<mi>t</mi>
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<mn>0</mn>
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<mi>t</mi>
<mo>&le;</mo>
<msub>
<mi>&tau;</mi>
<mn>0</mn>
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</mrow>
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</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mn>0</mn>
</mtd>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<mi>&tau;</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mo>&le;</mo>
<mi>t</mi>
<mo>&le;</mo>
<mi>T</mi>
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</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>1</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，f为中心频率，k为调频斜率，τ0为脉宽，T为发射周期；发射换能器以垂直开角发射线性调频脉冲信号，开角下边界处的声线保证不与海底接触；接收水听器接收目标的多途回波信号，其中多途回波信号包含同时存在的四个经历不同路径到达接收水听器的回波信号；定义发射换能器-目标-接收水听器路径为路径1，定义发射换能器-目标-海面-接收水听器为路径2，定义发射换能器-海面-目标-接收水听器为路径3，定义发射换能器-海面-目标-海面-接收水听器为路径4；利用接收水听器接收到的多途回波信号和以上四个路径的回波信号的信息进行定位；
子步骤二：利用声场软件进行离线仿真：将需要观测的距离-深度空间划分网格；对位于网格中第i个水平距离第j个深度处的目标点(i,j)，利用射线模型离线计算经路径n(n＝1,2,3,4)的回波信号的到达时延τn,i,j(n＝1,2,3,4)、幅度An,i,j(n＝1,2,3,4)和由海面反射引起的附加相位跳变构造仿真的路径n的回波信号rn,i,j(t)：
将四个路径的仿真回波相加，得到目标在该网格点时仿真的目标多途回波用公式(1)对应的匹配滤波器对仿真的目标多途回波进行匹配滤波，并对得到的结果求取包络，得到仿真的多途时域包络Ri,j(τ)；将所有网格点进行上述运算，将得到的对应每个网格点的仿真目标多途回波信号的到达时延τn,i,j(n＝1,2,3,4))和仿真的多途时域包络Ri,j(τ)进行存储；
步骤二：对单个水听器实际采集到的目标多途回波信号进行处理，提取多途时域包络和多途时延信息；其中实际进行采集时，所使用的单基地声纳系统构成以及发射换能器发出的线性调频脉冲信号表达公式与仿真中的单基地声纳系统构成以及发射换能器发出的线性调频脉冲信号表达公式相同；
对单个水听器采集到的目标多途回波信号进行带通滤波，用公式(1)对应的匹配滤波器对带通滤波输出信号进行匹配滤波，对得到的结果求取包络，得到多途时域包络；该包络包含三个尖峰，从三个尖峰中提取多途时延信息；其中第一个尖峰是经路径1到达的回波处理后得到的波形，尖峰的极大值对应的时间为经该路径到达的回波的时延；第二个尖峰是经路径2和路径3的回波同时到达接收水听器、接收水听器接收到的两者叠加起来的波形进行上述处理后得到的波形，尖峰的极大值对应的时间为经上述两路径到达回波的时延；第三个尖峰是经路径4到达的回波处理后得到的波形，尖峰的极大值对应的时间为经该路径到达回波的时延；
步骤三：将步骤一中的仿真数据与步骤二中的实际采集数据进行匹配处理，获得目标定位结果；其中方法一为将仿真得到的各个网格点对应的多途时域包络与实际接收信号处理后求得的多途时域包络一一做内积，结果作为匹配的输出，输出结果最大值对应的网格点被认为是目标所在位置；方法二为将仿真得到的各个网格点对应的多途回波时延值与实际接收信号的多途时延值相匹配，输出结果最大值对应的网格点被认为是目标所在位置。
2.如权利要求1所述的一种基于可靠声路径和目标多途回波的主动定位方法，其特征在于，所述单个发射换能器和单个水听器的排列方式为：以发射换能器为球心，单个水听器位于半径为200米的球体内某一点，该球体包括球面。
3.如权利要求1所述的一种基于可靠声路径和目标多途回波的主动定位方法，其特征在于，所述方法一为：将仿真得到的各个网格点对应的多途时域包络与接收水听器实际得到的多途时域包络一一做内积，结果作为匹配的输出，即
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其中，Pi,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的匹配处理输出，Ri,j(τ)为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真包络，R(τ)为实际信号求得的包络；Pi,j中的最大值对应的网格点被认为是目标所在位置。
4.如权利要求1所述的一种基于可靠声路径和目标多途回波的主动定位方法，其特征在于，所述方法二为：将仿真得到的各个网格点对应的路径1和路径2(或路径3)的回波时延与实际接收信号相应路径的两个多途时延相匹配，即
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其中，Pi,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的匹配处理输出，τ1,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的路径1的回波时延，τ2,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的路径2或路径3的回波时延，τD为实际接收信号处理后沿时间轴的第一个尖峰的极大值对应的时间，τS为实际接收信号处理后沿时间轴的第二个尖峰的极大值对应的时间；对于所有的i和j，Pi,j中的最大值对应的网格点被认为是目标所在位置。
5.如权利要求1所述的一种基于可靠声路径和目标多途回波的主动定位方法，其特征在于，所述方法二还可以为：将仿真得到的各个网格点对应的全部三个多途回波时延值与实际接收信号的全部三个多途时延值相匹配，即
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其中，Pi,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的匹配处理输出，τ1,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的路径1的回波时延，τ2,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的路径2或路径3的回波时延，τ3,i,j为第i个水平距离第j个深度处的对应网格点的仿真的路径4的回波时延，τD为实际接收信号处理后沿时间轴的第一个尖峰的极大值对应的时间，τS为实际接收信号处理后沿时间轴的第二个尖峰的极大值对应的时间，τDS为实际接收信号处理后沿时间轴的第三个尖峰的极大值对应的时间；对于所有的i和j，Pi,j中的最大值对应的网格点被认为是目标所在位置。
6.如权利要求1所述的一种基于可靠声路径和目标多途回波的主动定位方法，其特征在于，所述网格点距离间隔在5-100米之间，深度间隔在1-50米之间。
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