從大型潛艇到單人潛水員，安全通過淺水區(qū)是一項常見的航行挑戰(zhàn)。但最近，來自日本的研究人員在水下物體的聲學(xué)定位方面實現(xiàn)了厘米級精度。通過以數(shù)字方式去除反射波信號，可以減少多徑干擾的影響。這項工作可以通過允許在港口和其他淺水區(qū)域進行水下航行來幫助加速商業(yè)。

聲學(xué)定位類似于聲納，但與回聲定位中的相同物體發(fā)送和接收聲音脈沖不同，這里的移動物體(可能是潛水器或潛水員)只發(fā)送聲波。波由已知位置的水中的水聽器(即水下聽音裝置)接收，因此可以根據(jù)脈沖的到達時間計算運動物體的確切位置。但是，這種方法在港口或其他淺水區(qū)域可能不可靠，因為聲波在到達水聽器之前會沿多條路徑反射。需要一種不受多徑干擾影響的新方法。

現(xiàn)在，來自日本東京筑波大學(xué)和青海建設(shè)的一組研究人員提出了一種新方法，即使在淺水中也能準確定位水下物體。然而，他們的方法并不依賴于簡單地獲取最大的信號。

“實際上，由于干擾效應(yīng)，反射波的幅度可能大于直接波的幅度，這就是需要我們的方法的原因，”作者TadashiEbihara教授說。相反，當(dāng)聲源位于水下二維“網(wǎng)格”的一個點時，通過計算接收到的聲音到達時間來預(yù)先收集信號數(shù)據(jù)庫。這通過將新信號與數(shù)據(jù)庫中最接近的模式匹配來提供粗略定位。然后，通過使用此信息選擇性地去除反射波，只留下直達波，可以找到更精確的位置。只要發(fā)射器的深度也是已知的，這種方法就可以工作。在使用測試罐的實驗中，物體的位置可以確定到幾厘米的精度。

“我們的過程可以使用現(xiàn)有的水聽器裝置輕松實施，”Ebihara教授說。該團隊希望這項工作可以擴展到其他應(yīng)用，例如將研究潛艇發(fā)送到狹窄的水下通道。他們的研究發(fā)表在日本應(yīng)用物理學(xué)雜志上。