基于多頻點(diǎn)RSS的淺海測(cè)距方法分析概述目錄TOC\o"1-3"\h\u26477基于多頻點(diǎn)RSS的淺海測(cè)距方法分析概述 (3-13)式中，為一正數(shù)，用于衡量目標(biāo)函數(shù)和約束條件對(duì)整體代價(jià)函數(shù)的相對(duì)貢獻(xiàn)，并且它應(yīng)該足夠大，以迫使給出的解一直落在可行域內(nèi)[78]。在一次給定步長的步驟嘗試中，如果代價(jià)函數(shù)值減小，則算法接受該嘗試步驟的步長大?。环駝t，它嘗試另一個(gè)較短的步長，并再次比較，直到獲得合適的步長尺度。數(shù)值迭代將一直持續(xù)到滿足某些條件，例如迭代次數(shù)超過默認(rèn)閾值或目標(biāo)函數(shù)值的變化很小，。當(dāng)滿足迭代停止條件時(shí)，基于該問題算法給出的結(jié)果是包含目標(biāo)水平距離的可行解。1.3實(shí)際問題的約束條件由于目標(biāo)函數(shù)(3-9)中的四個(gè)未知參數(shù)能共同影響該函數(shù)的最終值，因此求出的解可能還不夠穩(wěn)定、可靠，這會(huì)大大降低測(cè)距、定位的精度。為了解決這一問題，本節(jié)將介紹如何利用實(shí)際場景的先驗(yàn)信息附加額外的約束條件，同時(shí)討論如何降低計(jì)算成本。一、式(3-10)只給出了四維位置向量x的基本約束。而在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)射端的深度和海域的總深度通常是可以測(cè)量的。但考慮到環(huán)境的變化，本文引入風(fēng)浪導(dǎo)致的總深度偏移量和發(fā)射端主動(dòng)/被動(dòng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的位置偏移量，并將兩個(gè)偏移量的最大值分別記為和。因此，在一次實(shí)際測(cè)量中，兩者的波動(dòng)范圍分別為和。二、根據(jù)虛擬源法，本文可以迭代計(jì)算出每個(gè)虛擬源的坐標(biāo)。因此，在理論上該聲場中可以存在著無限多個(gè)的虛擬源。然而，隨著迭代次數(shù)的增加，新增的虛擬源會(huì)離接收端越來越遠(yuǎn)，這導(dǎo)致其對(duì)聲場的貢獻(xiàn)越來越小。同時(shí)，每個(gè)虛擬源對(duì)應(yīng)于一條子路徑，虛擬源離得越遠(yuǎn)意味著子路徑與海底相互作用的次數(shù)就越多。而對(duì)于典型的海底地質(zhì)構(gòu)造，如軟泥、細(xì)砂等，當(dāng)掠射角度較大時(shí)，其反射系數(shù)小于0.5[80]。這就是說，當(dāng)海底反射次數(shù)超過5次時(shí)，該路徑的能量損耗將超過96.8%。因此，本文可以將這些能量損耗過大的路徑忽略不計(jì)，這樣在減少模型計(jì)算量的同時(shí)，不會(huì)犧牲太多的準(zhǔn)確性?；谝陨峡紤]，本文將最小歸一化功率閾值設(shè)置為5%，最大海底反射次數(shù)設(shè)置為7。三、由于方程組(3-8)中的未知數(shù)的數(shù)目為4，所以只有當(dāng)時(shí)，目標(biāo)函數(shù)(3-9)的解才存在。這意味著本文應(yīng)該在仿真和實(shí)驗(yàn)中至少使用4個(gè)頻率。同時(shí)，本文模型基于射線理論的，而射線理論盡管是一種研究海水介質(zhì)中聲波傳播的非常有效的理論，但其適用條件是在足夠高的頻率下?？紤]到實(shí)際傳感器的頻率響應(yīng)特性和數(shù)據(jù)采集卡的采樣率，本文在實(shí)驗(yàn)中可用的頻率范圍為20-25kHz。為了避免頻點(diǎn)相互干擾，最多將該頻帶劃分為21個(gè)頻點(diǎn)。如圖3-2所示，本文方法需要設(shè)定環(huán)境參數(shù)與使用頻點(diǎn)個(gè)數(shù)，來計(jì)算傳播損耗理論值，并在場景先驗(yàn)信息的約束下，結(jié)合測(cè)量傳播損耗(來源于數(shù)值仿真、Bellhop工具箱、實(shí)驗(yàn)測(cè)