1.基于反演算法的雷声三维定位方法，其特征在于，包括如下步骤：建立传声器阵列模型，根据给定的雷声初始位置得出雷声到达传声器阵列模型各阵元间的相对时延值；

利用获取的相对时延值，结合建立的传声器阵列模型及其空间位置关系确定雷声声源位置；

获取相对时延值的具体方法如下：设雷声传播速度为c，雷声声源S的空间位置为(x，y，z)，r为雷声声源S到传声器S0(0,

0,0)所在阵元中心的距离；其中：z大于零；

设雷声声源S传播到传声器S0(0,0,0)、S1(0,h,0)、S2(l,0,0)、S3(l,h,0)的时间分别为t0、t1、t2、t3，h为传声器S0与S1之间的距离，l为传声器S0与S2之间的距离，得出3组相对时延值：Δt1＝t1‑t0，Δt2＝t2‑t0，Δt3＝t3‑t0；

确定雷声声源位置的方法是：

将雷声声源S到阵元中心的水平距离所在直线与X正半轴的夹角定义为水平偏角H1，将雷声声源S到阵元中心距离r所在直线与x‑y‑0平面的夹角定义为仰角H2；

根据雷声声源S所处的空间位置分下述四种情况分别计算雷声水平偏角和仰角：情况一：雷声声源S不在x‑0‑z平面、0‑y‑z平面、z轴上；

情况二：雷声声源S在x‑0‑z平面上；

情况三：雷声声源S在0‑y‑z平面上；

情况四：雷声声源S在z轴上；

根据雷声声源到各传声器的距离以及相对时延值对雷声声源进行定位；

当雷声声源S在x‑0‑z平面上时，对雷声声源进行定位的方法如下：根据雷声声源S到传声器S0、S1、S2的距离得到如下公式：

2 2 2

x+z＝r                     (27)

2 2 2 2

x+h+z＝(c1+r)              (28)

2 2 2

(x‑l) +z＝(c2+r)              (29)其中，c1＝cΔt1，c2＝cΔt2；c1、c2表示声程差；

用公式(28)减去公式(27)得出：

2 2

r'＝(h‑c1)/(2*c1)                 (30)这里的r'为声源S到阵元中心距离r的反演值；

用公式(29)减去公式(27)得出雷声定位坐标参数x对应的反演值x'：

2 2

x'＝(l‑c2‑2r'c2)/(2l)                  (31)雷声定位坐标参数y对应的反演值y'：y'＝0                            (32)根据公式(27)得出雷声定位坐标参数z对应的反演值z'：当雷声声源S处在x‑0‑z平面时，仰角反演值H2'为：当仰角反演值H2'≤90°，水平偏角反演值H1'为0°；

当仰角反演值H2'＞90°，水平偏角反演值H1'为180°；

仰角反演值H2'对应的正演值H2为：当雷声三维定位坐标正演值参数x＞0时，水平偏角正演值H1为0°；

当雷声三维定位坐标正演值参数x＜0时，水平偏角正演值H1为180°。

2.根据权利要求1所述的基于反演算法的雷声三维定位方法，其特征在于，当雷声声源S不在x‑0‑z平面、0‑y‑z平面、z轴上时，对雷声声源进行定位的方法如下：根据雷声声源S到传声器S0、S1、S2、S3的距离得出如下公式：

2 2 2 2

x+y+z＝r                          (1)

2 2 2 2 2

x+(y‑h) +z＝(ct1) ＝(cΔt1+r)                (2)

2 2 2 2 2

(x‑l) +y+z＝(ct2) ＝(cΔt2+r)               (3)

2 2 2 2 2

(x‑l) +(y‑h) +z＝(ct3) ＝(cΔt3+r)             (4)x,y,z是雷声三维定位反演算法的正演声源坐标参数；

将公式(1)代入公式(2)、(3)、(4)，消去坐标参数x，y，z平方项，令c1＝cΔt1，c2＝cΔt2，c3＝cΔt3，c1～c3表示声程差，得出：

2 2

2yh+2rc1＝h‑c1          (5)

2 2

2xl+2rc2＝l‑c2               (6)

2 2 2

2xl+2yh+2rc3＝h+l‑c3                (7)雷声声源坐标参数x，y与水平偏角H1、仰角H2的关系为：x＝rcos H2cosH1                  (8)y＝rcos H2sinH1                   (9)利用(8)、(9)将(5)、(6)写成极坐标形式并相除，可得出：

2 2 2 2

(h‑c1)(cosH2cosH1·l+c2)＝(l‑c2)(cosH2sinH1·h+c1)     (10)其中，h，l，c1，c2均为已知量；

用公式(7)减去(5)再减去(6)得到不含雷声声源坐标参数x，y，z的等式：

2 2 2

r′＝(‑1/2)·(c1+c2‑c3)/(c1+c2‑c3)            (11)这里的r′为声源S到阵元中心距离r的反演值；

2 2 2 2 2 2 2 2令A＝l(h‑c1)，B＝‑h(l‑c2)，D＝c1(l‑c2)‑c2(h‑c1)，A、B、D均为已知量，利用A、B、D，对公式(10)进行简化：AcosH2cosH1+BcosH2sinH1＝D          (12)引入 将公式(12)变换为：用公式(7)减去公式(5)，消去声源坐标参数y项，剩下x项：

2 2 2

2xl+2rc3‑2rc1＝l‑c3+c1           (14)用公式(7)减去公式(6)，消去声源坐标元素x项，剩下y项：

2 2 2

2yh+2rc3‑2rc2＝h ‑c3+c2            (15)利用公式(8)、(9)可将公式(14)、(15)写成极坐标形式并相除，可得出：

2 2 2 2 2 2

(h‑c3+c2)(cosH2cosH1·l+c3‑c1)＝(l‑c3+c1)(cosH2sinH1·h+c3‑c2)     (16)对公式(16)进行变换后联立式(13)求出水平偏角正演值H1的反演值H1′和仰角正演值H2的反演值H2′，具体如下：

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2令E＝l(h‑c3+c2)，F＝‑h(l ‑c3+c1)，G＝(c3‑c2)(l‑c3 +c1)‑(c3‑c1)(h‑c3 +c2)，E、F、G均为已知量，利用E、F、G，对公式(16)进行简化：EcosH2cosH1+F cosH2sinH1＝G           (17)引入 将公式(17)变换为：令 将公式(13)和公式(18)相除并展开合并cosH1、sinH1项，求出水平偏角反演值H1′：公式(20)、(21)中，H1′是水平偏角正演值H1对应的反演值；

将公式(5)写成极坐标形式，得到仰角反演值H2′：

2 2

H2′＝arccos((h‑c1‑2r′c1)/(2r′sin(H1′)·h))       (22)公式(22)、(23)中，H2′是仰角正演值H2对应的反演值，H2的值只与雷声声源坐标参数x，y，z有关；

计算雷声三维定位反演坐标：

x'＝r'cosH2'cosH1'                     (24)y'＝r'cosH2'sinH1'                     (25)z'＝r'sinH2'                        (26)公式(24)～(26)中，x'，y'，z'是正演雷声坐标参数x，y，z对应的反演坐标参数。

3.根据权利要求1所述的基于反演算法的雷声三维定位方法，其特征在于，当雷声声源S在0‑y‑z平面上时，对雷声声源进行定位的方法如下：根据雷声声源S到传声器S0、S1、S2的距离得到如下公式：

2 2 2

y+z＝r                      (36)

2 2 2

(y‑h) +z＝(c1+r)                   (37)

2 2 2 2

l+y+z＝(c2+r)                   (38)其中，c1＝cΔt1，c2＝cΔt2；c1、c2表示声程差；

用公式(38)减去公式(36)可得：

2 2

r'＝(l‑c2)/(2c2)                    (39)这里的r'为雷声声源S到阵元中心距离r的反演值；

雷声定位坐标参数x对应的反演值x'：x'＝0                               (40)用公式(37)减去公式(36)得出雷声定位坐标参数y对应的反演值y'：

2 2

y'＝(h‑c1‑2r'c1)/(2h)                 (41)根据公式(36)可得出雷声定位坐标参数z对应的反演值z'：当雷声声源S处在0‑y‑z平面上时，仰角反演值H2'为：当仰角反演值H2'≤90°，水平偏角反演值H1'为90°；

当仰角反演值H2'＞90°，水平偏角反演值H1'为‑90°；

仰角反演值H2'对应的正演值H2为：当雷声三维定位坐标正演值参数y＞0时，水平偏角正演值H1为90°；

当雷声三维定位坐标正演值参数y＜0时，水平偏角正演值H1为‑90°。

4.根据权利要求1所述的基于反演算法的雷声三维定位方法，其特征在于，当雷声声源S处在z轴上时，对雷声声源进行定位的方法如下：根据雷声声源S到传声器S0、S1的距离得到如下公式：

2 2

z＝r                           (45)

2 2 2

h+z＝(c1+r)                        (46)其中，c1＝cΔt1，c2＝cΔt2；c1、c2表示声程差；

用公式(46)减去公式(45)可得出：

2 2

z'＝r'＝(h‑c1)/(2c1)                     (47)这里的r'为雷声声源S到阵元中心距离r的反演值；

当雷声声源S处在z轴上时，雷声定位坐标反演值参数z'等于r'；

当雷声声源S处在z轴上时，可得出：当水平偏角反演值H1'等于0°时，仰角反演值H2'等于90°；

当水平偏角正演值H1等于0°时，仰角正演值H2等于90°。