仪器仪表学报

作者：于航宁，李鑫，薛彬

单位：于航宁,天津大学海洋科学与技术学院天津300072,,李鑫,天津大学海洋科学与技术学院天津300072,,薛彬,同济大学测绘与地理信息学院上海200092,binxue@tongji.edu.cn,

关键词：波矢方向估计;声光偏转;激光阵列

基金：国家重点研发计划青年科学家项目（2022YFC3104600）、国家自然科学基金面上项目（62471336）资助

水声波矢方向估计是水声领域的一项关键任务,对于水下目标的识别、探测和跟踪等研究领域具有至关重要的意义。然而,在传统探测方法中,水听器阵列存在相位模糊和干扰声场等局限性;矢量水听器的角度分辨率和有效带宽受偶极子指向性和谐振频率的限制。针对传统探测方法存在于物理结构上的局限性,引入了激光传感声场信息的方法。激光在穿越受声场影响的介质时,不会对声场产生干扰,但激光的传播路径会发生偏转。即激光可以实现对声场的非侵入式传感,同时使得激光在代替传统探测设备中的敏感元件时不受谐振频率的限制。通过深入分析声光偏转原理,详细探讨了利用声光偏转感知声矢量方向的机制,基于此原理单层激光阵列在探测声场时可消除相位模糊的影响。在此基础上利用激光水声传感的非侵入性创新性地提出了双层激光阵列传感模型,该模型通过上下层激光的联合矫正计算进一步消除了声速参数对波矢方向估计的影响,并且显著提高了测量分辨率。实验结果显示,两种模型均有较高的角度分辨率，同时与单层激光阵列传感模型相比,双层激光阵列传感模型波矢方向角估计的分辨率从0.19°提高到了0.13°,性能提升31.6%。

来源：2025年第7期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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