基于柔性阵的鱼雷攻击部位定位

　　在鱼雷攻击水面舰只的过程中，命中目标的位置不同造成差别较大的破坏程度[1]，随着目标识别技术的发展，鱼雷对目标的攻击越来越智能化，一个较突出的表现就是智能鱼雷具有对攻击部位的选择能力，通过选择恰当的攻击部位，可以进一步强化攻击效果，而对鱼雷的攻击部位精确定位则可以检验智能鱼雷的攻击部位选择结果，从而为相关的试验、训练任务的结果评估提供数据支持.针对锚泊(漂泊)水面舰只的命中部位测量的特殊环境，可采用便携式柔性水听器阵，降低测量装备的安装需求，使得测量可以适用于大多数驱护舰.柔性阵因其布放和回收方便而广泛地应用于船载测量系统，但由于采用软连接的缘故，各阵元水听器的位置坐标受波浪、水流等因素的影响会发生变化，在实际使用时需要进行实时测阵来修正阵元位置.

　　为了提高柔性阵的定位精度，往往考虑增加测量阵的有效孔径，提高时延估计的精度，采用多组测量数据进行融合测量等方法.充分利用船体平台所能提供的空间和尺度扩大基阵孔径，同时增加阵元个数并合理布局，可以达到较好的定位精度.采用柔性阵球面内插[2]定位算法和实时测阵校阵技术，可以近距离(距离小于300 m)地实时精确测量目标三维轨迹，给出鱼雷攻击部位和来袭方向.

　　1柔性阵的定位原理

　　假设测量基阵共有N+1个测量基元，分别位于xi(i=0，1，…，N)，其中的 x0为其他各个测量基元的公共参考基元，且它位于坐标系的原点上.待测量的目标位于x点上，它与参考基元x0的距离是R，距离测量基元xi(i=0，1，…，N)的距离是R+di，其中di为目标与测量基元及其参考基元之间的距离差.测量基元与参考基元之间的距为li.

　　根据余弦定理

　　假设矩阵：

　　式中距离差di是根据时延差的测量值计算得到的，实际上时延差的测量一定存在误差，从而引入方程差.用方程差代替一般估计的测量误差，它与待估计的参数和x呈线性关系，估计的参数R和x呈线性关系[3].采用两重最小二乘估计算法[2-4]求解目标位置.它将未知数分为2部分，分2次使用最小二乘估计方法分别求得其解：

　　式中：P=I-S(S^TWS)^-1S^TW，W加权因子.

　　2柔性阵定位精度分析

　　由于三维定位需要解算3个未知数，至少需要3个方程，包括参考基元外，至少需要4个阵元.要获得声源的位置参数估计必须知道测量基于的准确坐标，也即矩阵S已知.为了达到对鱼雷攻击部位的定位，需要较高的定位精度，取六元阵进行分析，设6个阵元的位置分别为x0(0，0，5)、x1(-20，0，6)x2(0，-20，8)、x3(20-20，7)、x4(-20，-10，7.5)、x5(40，-10，6.5)，如图1所示，坐标取为参考阵元x0.