深海声传播信道和目标被动定位研究现状
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基于多途到达结构的目标定位
在深海环境中，利用小孔径基阵便可以获得强目标信号的多途时延和多途到达角信息。因此，基于多途到达角和多途到达时延匹配的被动定位方法便有了广泛的研究和应用。
在可靠声路径条件下，Duan 等利用自相关函数提取了直达波和海面反射波之间的时延差信息，然后结合声场建模，通过扩展卡尔曼滤波实现了运动目标初始状态的估计。基于直达波和海面反射波之间时延变化规律，Lei 等提出了一种时延互相关匹配，仿真和实验均实现了目标距离和深度的估计。该方法的优点是利用两条时延模糊曲线的交叉信息指示目标位置信息，可以实现低信噪比条件下的稳健定位。孙梅和周士弘分析了大深度接收时声线到达角变化规律，并提出了基于矢量水听器水平振速和垂直振速能量差的被动声源测距方法。
基于频域干涉条纹的定位
多途时延对应频域中的干涉周期，将接收信号转换到频域，可以利用干涉条纹的周期振荡特性实现目标定位。
McCargar 和 Zurk利用直达波和海面反射波的干涉周期与声源深度的对应关系，提出了一种基于修正傅里叶变换的单频信号定深方法。随后，Boyle 等对上述方法的性能和应用限制做了进一步的分析。但是，目前该方法仅限于理论分析，缺乏实验数据的验证。实验数据验证的主要困难在于海面起伏很大程度上破坏了接收声场的空间干涉结构。Duan等使用简正波的射线描述方法，研究了劳埃德镜干涉的形成原因，并给出了定量计算干涉条纹数量的数值方法。Yang 等研究了基于深海大深度声场互相关特性的单水听器目标定位方法。在干涉图案中有两类干涉条纹：第一类干涉条纹与目标运动速度有关，第二类干涉条纹与目标深度有关。通过傅里叶变换，将干涉条纹的振荡周期分别转换为目标径向运动速度信息和目标深度信息。利用西太平洋实验数据，验证了所提目标运动参数估计方法的有效性。
在可靠声路径环境下，已有研究主要是揭示深海声场的声学物理机理和变化规律，提出水声物理和信号处理相结合的目标探测新原理、新方法，针对深海远程低信噪比条件，如何有效实现目标定位，还缺乏深入的理论和应用研究。
为了实现海洋强国梦，必须全面提升对全球海洋尤其是深海环境的科学认知能力。在未来深海战场上，潜艇又是最具威胁的战略性武器之一。因此，深入研究水声传播物理特性，有助于提升深海声呐目标远程探测能力，对海洋强国建设具有重要的意义。随着声传播特性研究的不断深入和信号处理技术的快速发展，针对水下弱目标信号，应研究高增益宽容性水声信号处理理论与方法、声及非声探测与识别新原理新方法，提高复杂环境下水中兵器的探测与识别能力。（作者：杨坤德 李辉 段睿，西北工业大学航海学院 海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室（西北工业大学）。《中国科学院院刊》供稿）