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Bayesian source localization with uncertain Green’s functionin an uncertain shallow water oceana

Authors :
Yann Le Gall
Julien Bonnel
Stan E. Dosso
Francois-Xavier Socheleau
Thales Underwater Systems (TUS)
Thales Underwater Systems
Lab-STICC_ENSTAB_CID_TOMS
Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance (Lab-STICC)
École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM)
Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale d'Ingénieurs de Brest (ENIB)-Université de Bretagne Sud (UBS)-Université de Brest (UBO)-Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques (IBNM)
Université de Brest (UBO)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Pôle STIC_AP
École Nationale Supérieure de Techniques Avancées Bretagne (ENSTA Bretagne)
University of Victoria [Canada] (UVIC)
Lab-STICC_TB_CACS_COM
Département Signal et Communications (SC)
Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)
Thales Underwater Systems ( TUS )
Laboratoire des sciences et techniques de l'information, de la communication et de la connaissance ( Lab-STICC )
École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM )
Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -École Nationale d'Ingénieurs de Brest ( ENIB ) -Université de Bretagne Sud ( UBS ) -Université de Brest ( UBO ) -Télécom Bretagne-Institut Brestois du Numérique et des Mathématiques ( IBNM )
Université de Brest ( UBO ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -ENSTA Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
ENSTA Bretagne
University of Victoria [Canada] ( UVIC )
Département Signal et Communications ( SC )
Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Télécom Bretagne-Institut Mines-Télécom [Paris]
Source :
Journal of the Acoustical Society of America, Journal of the Acoustical Society of America, Acoustical Society of America, 2016, 139 (3), pp.993. ⟨10.1121/1.4941997⟩, Journal of the Acoustical Society of America, Acoustical Society of America, 2016, 139 (3), pp.993. 〈10.1121/1.4941997〉
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

Abstract

International audience; Matched-field acoustic source localization is a challenging task when environmental properties of theoceanic waveguide are not precisely known. Errors in the assumed environment (mismatch) can causesevere degradations in localization performance. This paper develops a Bayesian approach to improverobustness to environmental mismatch by considering the waveguide Green’s function to be anuncertain random vector whose probability density accounts for environmental uncertainty. Theposterior probability density is integrated over the Green’s function probability density to obtain ajoint marginal probability distribution for source range and depth, accounting for environmentaluncertainty and quantifying localization uncertainty. Because brute-force integration in high dimensionscan be costly, an efficient method is developed in which the multi-dimensional Green’s functionintegration is approximated by one-dimensional integration over a suitably defined correlationmeasure. An approach to approximate the Green’s function covariance matrix, which represents theenvironmental mismatch, is developed based on modal analysis. Examples are presented to illustratethe method and Monte-Carlo simulations are carried out to evaluate its performance relative to othermethods. The proposed method gives efficient, reliable source localization and uncertainties withimproved robustness toward environmental mismatch

Details

Language :
English
ISSN :
00014966 and 15208524
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of the Acoustical Society of America, Journal of the Acoustical Society of America, Acoustical Society of America, 2016, 139 (3), pp.993. ⟨10.1121/1.4941997⟩, Journal of the Acoustical Society of America, Acoustical Society of America, 2016, 139 (3), pp.993. 〈10.1121/1.4941997〉
Accession number :
edsair.doi.dedup.....0c9caa000bb1a9f4144a5a107df9574d
Full Text :
https://doi.org/10.1121/1.4941997⟩