低深度对底相干多普勒测速方法研究
摘要
低深度下对底测速在声呐导航、流速测量、流量测量等多种场景存在强烈需求，但
目前低深度对底测速存在测速精度较低的问题。本文以提高低深度下对底测速精度为目
的，对相干对底测速的模型、波形设计方法以及测速信息处理方法展开研究。
本文推导了矩形包络相干脉冲串信号测速标准差的解析表达式。本文以发射信号的
测速标准差为优化目标，以发射信号的子脉冲脉宽、子脉冲间隔、子脉冲个数为优化变
量，构建了相干脉冲串信号波形设计的优化函数。以SQP算法为优化算法，优化深度
4.2m、3.2m、2.2m、1.82m下的发射信号参数并进行水池实验，实验结果表明优化参数
的测速标准差相对对比参数的测速标准差更小，测速精度更高，说明优化函数及优化算
法基本有效。
本文将最大后验估计算法应用于低深度对底相干测速领域，对测速结果进行平滑处
理，进一步提升测速性能。为实现最大后验估计算法，构建了基于高斯功率谱模型的量
AR
测模型和基于模型的先验模型。对水池实验数据进行平滑处理，处理结果表明平滑
后的测速标准差和均方误差相对平滑前的更小，说明了算法的有效性。
关键词：相干测速；测速模型；波形设计；最大后验估计算法
低深度对底相干多普勒测速方法研究
ABSTRACT
Thereisastrongdemandforbottomvelocitymeasurementatlowdepthsinvarious
scenariossuchassonarnavigation,velocitymeasurement,andflowmeasurement.However,
thereiscurrentlyaproblemoflowaccuracyinbottomvelocitymeasurementatlowdepths.
Thisarticleaimstoimprovetheaccuracyofbottomvelocitymeasurementatlowdepths,and
conductsresearchonthemodel,waveformdesignmethod,andvelocityinformationprocessing
methodofcoherentbottomvelocitymeasurement.
Thisarticlederivesananalyticalexpressionforthestandarddeviationofvelocity
measurementofrectangularenvelopecoherentpulsetrainsignals.Thisarticletakesthe
standarddeviationofvelocitymeasurementofthetransmittedsignalastheoptimization
objective,andtakesthesubpulsewidth,subpulseinterval,andnumberofsubpulsesofthe
transmittedsignalastheoptimizationvariablestoconstructanoptimizationfunctionforthe
waveformdesignofcoherentpulsetrainsignals.UsingtheSQPalgorithmastheoptimization
algorithm,thetransmissionsignalparameterswereoptimizedatdepthsof4.2m,3.2m,2.2m,
and1.82m,andwatertankexperimentswereconducted.Theexpe