簡(jiǎn)正波
- Scholte波識(shí)別水池縮比實(shí)驗(yàn)
獻(xiàn)[8]提出了簡(jiǎn)正波分離識(shí)別Scholte 波的方法用于水池實(shí)驗(yàn)識(shí)別Scholte 波。本文根據(jù)其理論基礎(chǔ)，對(duì)文獻(xiàn)[8]中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，改善實(shí)驗(yàn)過程以及數(shù)據(jù)處理方法，使簡(jiǎn)正波分離識(shí)別Scholte波的方法更加完善。1 理論基礎(chǔ)1.1 簡(jiǎn)正波分離根據(jù)簡(jiǎn)正波理論[9]，水平分層的聲場(chǎng)可以表示為各號(hào)簡(jiǎn)正波的疊加，如式(1)所示：其中，0 號(hào)簡(jiǎn)正波為Scholte 波，Scholte 波是簡(jiǎn)正波中的一種模式；Ψm(z)為簡(jiǎn)正波的模態(tài)函數(shù)即簡(jiǎn)正波的模態(tài)形狀；Φ
應(yīng)用聲學(xué) 2023年4期2023-09-15
- 深海低聲速沉積層簡(jiǎn)正波用于海底參數(shù)反演?
的實(shí)例，并利用簡(jiǎn)正波理論分析了包含低聲速沉積層時(shí)3 層均勻液態(tài)模型的本征方程及頻散曲線圖。1980年，Rubano[3]基于4 層均勻液態(tài)淺海模型分析了海底存在低聲速沉積層時(shí)前兩階簡(jiǎn)正波的群速度頻散曲線、特征函數(shù)和傳播損失，發(fā)現(xiàn)低聲速沉積層的存在會(huì)造成高頻信號(hào)衰減，并反演得到了Corpus Christi沿岸的地聲參數(shù)。Hastrup[4]闡述并解釋了淺海環(huán)境下聲波在小掠射角入射低聲速沉積層時(shí)海底反射損失出現(xiàn)的周期增大現(xiàn)象。李夢(mèng)竹等[5]在Hastrup
應(yīng)用聲學(xué) 2023年4期2023-09-15
- 一種基于大孔徑水平陣的淺海聲源被動(dòng)測(cè)距方法
)1 引言根據(jù)簡(jiǎn)正波理論，遠(yuǎn)程淺海低頻聲場(chǎng)可表示為多階簡(jiǎn)正波的線性疊加，簡(jiǎn)正波的參數(shù)調(diào)制了豐富的海洋環(huán)境和目標(biāo)的信息，為地聲反演、水聲目標(biāo)定位提供了良好的條件。結(jié)合簡(jiǎn)正波理論利用垂直陣、離散水聽器進(jìn)行聲源定位的研究已得到廣泛的開展，典型方法包括基于波導(dǎo)不變量測(cè)距[1]、時(shí)/頻域Warping變換[2]、消頻散變換測(cè)距[3]等。但由于垂直陣面臨姿態(tài)穩(wěn)定性與水平方位分辨問題，而基于單一水聽器的定位方法信噪比要求較高，在實(shí)際應(yīng)用中均面臨較大限制。相對(duì)的由于大孔徑
電子與信息學(xué)報(bào) 2022年12期2022-12-28
- 大陸坡內(nèi)波環(huán)境中聲傳播模態(tài)耦合及強(qiáng)度起伏特征*
模型,然后基于簡(jiǎn)正波理論數(shù)值對(duì)比分析各波導(dǎo)模型條件下模態(tài)的耦合規(guī)律,進(jìn)而研究聲場(chǎng)強(qiáng)度起伏特性及其物理機(jī)理.研究結(jié)果表明,當(dāng)聲波朝向或遠(yuǎn)離內(nèi)波中心傳播時(shí),模態(tài)耦合在內(nèi)波與大陸坡的共同作用下出現(xiàn)耦合增強(qiáng)或衰減,高號(hào)模態(tài)耦合系數(shù)振蕩;內(nèi)波擾動(dòng)的作用使得能量由低號(hào)模態(tài)耦合至高號(hào)模態(tài),提高了聲場(chǎng)強(qiáng)度衰減;斜坡的作用使得聲波下坡傳播時(shí),波導(dǎo)模態(tài)數(shù)增加、模態(tài)強(qiáng)度衰減降低;大陸坡內(nèi)波環(huán)境中的模態(tài)強(qiáng)度總和大于內(nèi)波環(huán)境、小于大陸坡環(huán)境,且模態(tài)組間的能量轉(zhuǎn)移比只有內(nèi)波或者大陸坡
物理學(xué)報(bào) 2022年20期2022-10-27
- 淺海負(fù)躍層中利用互相關(guān)輸出峰值遷移曲線的聲源深度判別
度上激發(fā)的各階簡(jiǎn)正波的不同來分類聲源，大致分為兩類，一類是將接收信號(hào)中分離出的簡(jiǎn)正波模態(tài)與利用聲場(chǎng)計(jì)算得到的模態(tài)矩陣來匹配，不同之處在于如何獲取單個(gè)簡(jiǎn)正波模態(tài).Touzé等[1]利用簡(jiǎn)正波模態(tài)的頻散特性，采用時(shí)頻分析的方法分離得到簡(jiǎn)正波;Nicolas 等[2]將時(shí)頻分析后的信號(hào)變換到頻率—波數(shù)域再得到簡(jiǎn)正波;隨后，Courtois 等[3]提出利用壓縮感知的方法，更好地在頻率—波數(shù)域上分離各階模態(tài);Lopatka 等[4]發(fā)現(xiàn)同時(shí)利用模態(tài)的幅度和相位(符
物理學(xué)報(bào) 2022年13期2022-07-22
- 基于輻射噪聲干涉條紋斜率分布的聲源深度分辨方法研究
。聲源的深度與簡(jiǎn)正波各階模態(tài)的分布密切相關(guān)，現(xiàn)有方法大多基于簡(jiǎn)正波理論，利用聲源深度與簡(jiǎn)正波模態(tài)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)聲源深度的二元判決。匹配場(chǎng)處理被廣泛應(yīng)用于水聲被動(dòng)定位，也是研究人員最為關(guān)注的深度判別方法。楊坤德等人[1]提出基于環(huán)境擾動(dòng)的線性匹配場(chǎng)處理方法，通過增加環(huán)境擾動(dòng)約束提高方法在隨機(jī)誤差下的穩(wěn)健性，但方法在目標(biāo)方位與干擾方向相似時(shí)失效。王奇等人[2]提出基于最小二乘算法短垂線陣匹配場(chǎng)處理技術(shù)的目標(biāo)深度辨別方法，用最小二乘得到各階模態(tài)系數(shù)估計(jì)值重構(gòu)
電子與信息學(xué)報(bào) 2022年6期2022-06-25
- 淺海粗糙海面影響下的聲場(chǎng)水平縱向相關(guān)性
究。本文將結(jié)合簡(jiǎn)正波聲場(chǎng)模型，考慮風(fēng)浪引起的粗糙海面因素，分析淺海海面風(fēng)浪對(duì)聲場(chǎng)水平縱向相關(guān)性的影響。并進(jìn)一步通過簡(jiǎn)正波理論和簡(jiǎn)正波聲場(chǎng)模型給出理論數(shù)值解釋。1 考慮粗糙海面影響的聲場(chǎng)水平縱向相關(guān)性預(yù)報(bào)模型1.1 粗糙海面的反射系數(shù)計(jì)算令v=ki-ks=(vx,-vz)，vx=kix-ksx，vz=κiz+ksz，kβ1+i=[k2-(K1+kix)2]1/2并且有Im[β1+i]>0，kβs-1=[k2-(ksx-K1)2]。最終可以得到小斜率近似下的反
哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào) 2022年6期2022-06-16
- 雙層介質(zhì)聲傳播問題的標(biāo)準(zhǔn)解及有限元解
法[1-2]、簡(jiǎn)正波法[3-4]、拋物方程法[5-6]、波數(shù)積分法[7-8]，研究人員使用這些方法建立了許多聲場(chǎng)計(jì)算模型，但是目前還沒有非常流行的有限元算法模型?？梢?，關(guān)于有限元方法在水下聲場(chǎng)計(jì)算中的研究還不是非常充分。有限元方法是求解偏微分方程復(fù)雜邊值問題的一種通用數(shù)值解法。它首先將物理域離散成有限數(shù)量的單元，各單元以節(jié)點(diǎn)相連，然后利用各單元間的關(guān)聯(lián)性形成一系列的有限元方程組，求得單元內(nèi)的精確解或近似解，從而把復(fù)雜的偏微分方程邊值問題轉(zhuǎn)化為大型方程組的求
聲學(xué)技術(shù) 2022年2期2022-05-17
- 基于Scholte 波頻散特性的測(cè)距方法研究
holte波、簡(jiǎn)正波同頻率到達(dá)時(shí)間差進(jìn)行聲源距離估計(jì)的方法，并對(duì)兩種方法的測(cè)距結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。1 Scholte 波頻散特性由于流體-固體分界面的存在，界面處將產(chǎn)生Scholte 波。Scholte 波的波速隨著頻率變化，具有頻散特性。以圖1 所示的環(huán)境為例介紹Scholte 波頻散特性?？紤]聲源深度zs，聲源譜S（ω），接收為海底地震波拾振器（Ocean-Bottom Seismometers，OBS），被置于海底附近，接收深度zr。圖1 環(huán)境模型模型
電聲技術(shù) 2022年2期2022-04-27
- 淺海波導(dǎo)環(huán)境不確定性對(duì)聲源功率估計(jì)的影響*
機(jī)理.首先使用簡(jiǎn)正波模型[19-22]建立淺海波導(dǎo)環(huán)境中垂直陣接收信號(hào)模型，并簡(jiǎn)要介紹聲源功率估計(jì)的物理量和匹配場(chǎng)聲源功率估計(jì)方法.隨后定義聲源功率估計(jì)性能環(huán)境失配敏感度，并分析環(huán)境不確定性影響聲源功率估計(jì)的機(jī)理，以及不同環(huán)境參數(shù)變化對(duì)聲源功率估計(jì)的影響程度.最后，采用美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室(naval research laboratory，NRL)提供的Benchmark[23]標(biāo)準(zhǔn)淺海聲速剖面和參數(shù)不確定范圍仿真驗(yàn)證理論分析的結(jié)果.2 匹配場(chǎng)聲源功率估計(jì)方法
物理學(xué)報(bào) 2021年24期2021-12-31
- 傾斜彈性海底條件下淺海聲場(chǎng)的簡(jiǎn)正波相干耦合特性分析*
況下的彈性耦合簡(jiǎn)正波聲場(chǎng)模型,給出了包含泄漏模態(tài)時(shí)彈性簡(jiǎn)正波的歸一化和耦合系數(shù)表達(dá)式,耦合系數(shù)滿足聲能流守恒.利用該模型分析了傾斜彈性海底條件下聲場(chǎng)的簡(jiǎn)正波相干耦合特性,發(fā)現(xiàn)考慮泄漏模態(tài)時(shí),簡(jiǎn)正波耦合不僅會(huì)導(dǎo)致簡(jiǎn)正波幅度變化,而且也會(huì)帶來附加相移.仿真計(jì)算表明:其一,在傾斜彈性海底條件下,考慮泄漏模態(tài)耦合附加相移影響后得到的聲傳播損失更接近有限元商用軟件的計(jì)算結(jié)果;其二,耦合大大提升了界面波的幅度.此外,本文還分析了海洋環(huán)境參數(shù)變化對(duì)聲傳播損失的影響.1
物理學(xué)報(bào) 2021年21期2021-11-19
- 基于K-SVD的低頻水聲信號(hào)去噪處理方法
對(duì)不同海況下的簡(jiǎn)正波信號(hào)與LFM信號(hào)進(jìn)行去噪處理.仿真結(jié)果表明，本文方法對(duì)不同海況且不同形式的水聲信號(hào)都具有較好的去噪效果，信噪比增益可達(dá)到20 dB.1 基本理論分析根據(jù)簡(jiǎn)正波理論來建立水聲傳播模型，其中去噪方法為基于稀疏分解理論的正交匹配追蹤算法(orthogonal matching pursuit，OMP)和K-SVD算法.其中OMP算法是一種信號(hào)稀疏表示方法，該方法可以在過完備原子庫(kù)中選擇少量具有信號(hào)的特征原子將信號(hào)稀疏表示，從而得到信號(hào)的有用分
- 一種淺海負(fù)躍層下的多目標(biāo)聲源距離估計(jì)方法
分離為對(duì)應(yīng)不同簡(jiǎn)正波的波包，這些波包之間的到達(dá)時(shí)間差包含了聲源的距離信息，因此利用warping 變換計(jì)算到達(dá)時(shí)間差后即可進(jìn)行聲源的測(cè)距[3-4]。而對(duì)于非脈沖的寬帶信號(hào)，基于波導(dǎo)不變量β 的測(cè)距方法也受到越來越多的關(guān)注[5-7]。在淺海區(qū)域，由于聲簡(jiǎn)正波之間的相互干涉，水平陣接收到的低頻寬帶聲強(qiáng)在ω-r 平面內(nèi)會(huì)形成非常規(guī)則的條紋結(jié)構(gòu)，波導(dǎo)不變量β 與條紋斜率密切相關(guān)[8]。波導(dǎo)不變量β 從根本上說是由聲簡(jiǎn)正波之間的干涉特性決定的。對(duì)于等聲速淺海波導(dǎo)來說
聲學(xué)與電子工程 2021年1期2021-04-19
- 淺海中聲源激發(fā)的波場(chǎng)成分及特性分析
一[1–8]。簡(jiǎn)正波理論通過相長(zhǎng)干涉的作用來體現(xiàn)聲場(chǎng)能量的變化和空間分布，各階簡(jiǎn)正波的相速度和群速度可直接與聲場(chǎng)相位和能量的傳播相對(duì)應(yīng)，形式簡(jiǎn)單，物理意義明確直觀，并且簡(jiǎn)正波理論頻率適用范圍廣，尤其是中低頻的情況，因此多被用于研究淺海聲場(chǎng)傳播問題[9–11]。但隨著減震降噪技術(shù)的提高，艦船輻射噪聲水平大幅降低[12]，然而現(xiàn)有的降噪技術(shù)對(duì)幾到幾十赫茲內(nèi)的甚低頻輻射噪聲仍很難消除，由于甚低頻聲波的傳播會(huì)受到淺海波導(dǎo)截止頻率的限制，使得甚低頻聲波信號(hào)局限在聲源
電子與信息學(xué)報(bào) 2021年3期2021-04-06
- 基于簡(jiǎn)正波模態(tài)的淺海聲傳播的最佳深度規(guī)律研究
理想液體波導(dǎo)中簡(jiǎn)正波階數(shù)對(duì)最佳深度影響的研究，得出簡(jiǎn)正波模態(tài)疊加是產(chǎn)生最佳深度的根本原因，并較為全面地總結(jié)了不同環(huán)境下最佳深度的規(guī)律。1 理論公式淺海聲傳播問題可以近似采用單位強(qiáng)度的諧和點(diǎn)聲源在水平均勻的分層波導(dǎo)中的響應(yīng)來模擬，任意一點(diǎn)的聲壓p滿足如下波動(dòng)方程[11]：式中：p(r,z,t)為與水平距離r、深度z和時(shí)間t相關(guān)的聲壓；c(z),ρ(z)分別為與深度相關(guān)的聲速和密度，s(t)代表點(diǎn)聲源強(qiáng)度。在柱坐標(biāo)系下上述方程轉(zhuǎn)化為：計(jì)算區(qū)域的邊界條件、海水深
艦船科學(xué)技術(shù) 2021年1期2021-03-09
- 利用聲場(chǎng)簡(jiǎn)正波幅度起伏反演內(nèi)波傳播速度
波能夠引起聲場(chǎng)簡(jiǎn)正波耦合、接收信號(hào)能量起伏、多途時(shí)延起伏、聲場(chǎng)退相關(guān)等[1-2]；而當(dāng)聲傳播路徑與內(nèi)波波陣面近似平行時(shí)，非線性內(nèi)波會(huì)引起聲場(chǎng)顯著的三維效應(yīng)，如聲線的水平折射、聚焦和發(fā)散效應(yīng)等[3-5]。另一方面是逆問題研究，即利用聲場(chǎng)信息進(jìn)行內(nèi)波參數(shù)反演，這方面的研究工作目前涉及較少，主要原因是反演問題首先需要建立內(nèi)波特征與聲場(chǎng)變化的定量關(guān)系，而建立兩者之間的定量關(guān)系相比定性規(guī)律總結(jié)要困難許多；此外，定量關(guān)系往往是在理想條件下得到的，但實(shí)際情況往往比較復(fù)雜
哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào) 2020年10期2020-12-15
- 淺海低頻集約參數(shù)混響強(qiáng)度模型
于可以利用少數(shù)簡(jiǎn)正波描述聲場(chǎng)的淺海低頻情況，特別是負(fù)梯度聲速剖面條件下，海底散射是引起混響的主要因素[1]。根據(jù)對(duì)海底散射的處理方法，眾多的淺?；祉懱匦越９ぷ骺梢苑譃?類[2]：1)基于海底經(jīng)驗(yàn)散射的混響模型，此類混響模型將雙向傳播過程和海底反向散射過程分別考慮，傳播過程利用射線理論、簡(jiǎn)正波理論、拋物近似(PE)等描述，散射過程則利用經(jīng)驗(yàn)散射函數(shù)。淺海低頻遠(yuǎn)程的情況下，利用射線理論來研究混響不能給出滿意的結(jié)果，在傳播理論中，簡(jiǎn)正波方法對(duì)于淺海低頻信道十分
哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào) 2020年10期2020-12-15
- 非線性內(nèi)波引起的淺海混響強(qiáng)度異常震蕩
能量耦合嵌入到簡(jiǎn)正波混響理論，提出了一種考慮水體耦合效應(yīng)的耦合簡(jiǎn)正波混響模型。1 非線性內(nèi)波引起的混響與雜波理論本文選取淺海Pekeris波導(dǎo)，平均海深為70 m，上層海水的平均聲速為1 500 m/s，液態(tài)半無(wú)限海底聲速為1 700 m/s。水體和液態(tài)海底密度比為1.6，海底聲吸收系數(shù)為0.4 dB/λ，海水中的聲速梯度是黃海夏季常見的典型孤子內(nèi)波環(huán)境，在15～25 m處有強(qiáng)的溫躍層，具體的海水中聲速分布如圖1所示。聲源接收器的配置形式為收發(fā)合置，布放深
哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào) 2020年10期2020-12-15
- 基于模式能量比的海底聲衰減系數(shù)反演
到[3?4]。簡(jiǎn)正波分離是模衰減系數(shù)和模式能量比提取的基礎(chǔ)。簡(jiǎn)正波方法可分為兩大類：一是空域分離方法，如基于垂直陣或水平陣的模過濾；二是時(shí)域或頻域分離方法，如短時(shí)傅里葉變換(Short time Fourier transform,STFT)、小波變換、warping變換[5]等，它們適用于單水聽器接收情況。STFT是傳統(tǒng)的簡(jiǎn)正波分離方法，它適用于任何水文環(huán)境條件，但是簡(jiǎn)正波分離性能容易受到加窗函數(shù)的影響。warping變換技術(shù)通過坐標(biāo)軸變換，把不同時(shí)間到
應(yīng)用聲學(xué) 2020年4期2020-09-24
- 基于高階累積量的簡(jiǎn)正波聲場(chǎng)匹配場(chǎng)定位效果分析
分解。國(guó)內(nèi)有關(guān)簡(jiǎn)正波聲場(chǎng)以及匹配場(chǎng)的相關(guān)研究也取得了一些成果：楊坤德[9]在基于環(huán)境擾動(dòng)的匹配場(chǎng)和自適應(yīng)匹配場(chǎng)領(lǐng)域頗有建樹；王奇等[10]分析了淺海環(huán)境參數(shù)失配問題對(duì)匹配場(chǎng)處理的影響；鄒士新等[11]進(jìn)一步比較了在淺海匹配場(chǎng)環(huán)境中幾種優(yōu)化算法的性能；何怡等[12]將WKBZ 簡(jiǎn)正波理論應(yīng)用于匹配場(chǎng)定位；李建龍等[13]對(duì)不確定海洋環(huán)境下的匹配場(chǎng)處理做出了相關(guān)討論；李倩倩等[14]進(jìn)一步研究了在不確定海洋環(huán)境下的貝葉斯聲源定位法；肖鵬等[15]對(duì)模態(tài)濾波匹配
海洋技術(shù)學(xué)報(bào) 2020年3期2020-08-19
- 淺海波導(dǎo)中簡(jiǎn)正波干涉特征頻率增強(qiáng)?
離相關(guān)聯(lián)的干涉簡(jiǎn)正波頻率或時(shí)延特征。在運(yùn)動(dòng)聲源的距離估計(jì)方面，已提出的利用干涉簡(jiǎn)正波特征頻率[1?2]和干涉簡(jiǎn)正波延時(shí)信息[3]的方法具有非常穩(wěn)健的性能。然而，在實(shí)際海洋環(huán)境中，由于環(huán)境噪聲的影響，接收信號(hào)或陣列輸出信號(hào)具有較低的信噪比，使得信號(hào)的干涉簡(jiǎn)正波特征頻譜往往淹沒在噪聲中，從而影響了被動(dòng)測(cè)距的跟蹤性能。增強(qiáng)信噪比的常見解決思路是時(shí)間累積，然而傳統(tǒng)的時(shí)間累積(例如常規(guī)波束形成中的長(zhǎng)時(shí)間非相干累積)不能有效提高干涉簡(jiǎn)正波特征頻譜的信噪比，這是因?yàn)樗?/div>
應(yīng)用聲學(xué) 2020年6期2020-03-03
- 淺海孤子內(nèi)波對(duì)水平縱向相關(guān)性的影響?
內(nèi)波引起的高號(hào)簡(jiǎn)正波到達(dá)時(shí)間起伏。聲場(chǎng)水平相干特性是影響聲吶陣探測(cè)性能的重要因素。導(dǎo)致聲場(chǎng)水平縱向相關(guān)下降的主要因素有介質(zhì)的不均勻性和多途干涉，通過研究孤子內(nèi)波對(duì)水平縱向相關(guān)性的影響，對(duì)分析孤子內(nèi)波海域聲吶探測(cè)具有重要的意義。由于海洋介質(zhì)的不均勻性、海底不平、多途效應(yīng)都會(huì)對(duì)聲場(chǎng)的水平縱向相關(guān)性產(chǎn)生影響，因此對(duì)水平縱向性的研究得到了廣泛的關(guān)注。宋俊等[8]從物理意義上研究分析了淺海孤子內(nèi)波存在下水平縱向相關(guān)性的周期性變化。Guo 等[9]、Li 等[10]研應(yīng)用聲學(xué) 2019年5期2019-11-30
- 孤子內(nèi)波環(huán)境下三維聲傳播建模*
于雙向三維耦合簡(jiǎn)正波模型,該模型在計(jì)算效率上能夠至少提高一個(gè)數(shù)量級(jí).除了孤子內(nèi)波環(huán)境之外,本模型還適用于存在小尺度海脊等反向散射比較弱的一般水平變化波導(dǎo)環(huán)境.本文用該模型計(jì)算由KdV方程得到的孤子內(nèi)波問題,并用雙向三維耦合簡(jiǎn)正波模型作為標(biāo)準(zhǔn)模型來驗(yàn)證本模型的計(jì)算精度.計(jì)算結(jié)果表明本模型在反向散射比較弱的波導(dǎo)環(huán)境中具有非常高的計(jì)算精度.1 引 言作為一種中尺度海洋現(xiàn)象,內(nèi)波對(duì)水下聲傳播具有顯著影響.因此,在過去的幾十年中人們對(duì)內(nèi)波問題做了大量研究[1-15]物理學(xué)報(bào) 2019年20期2019-10-25
- 淺海水平線陣接收海底混響序列仿真
數(shù)據(jù)支撐。借助簡(jiǎn)正波理論研究海底散射聲場(chǎng)，將海底散射場(chǎng)視為海洋傳輸網(wǎng)絡(luò)形成的傳遞函數(shù)，在此基礎(chǔ)上將海底散射微元按方位角均勻劃分，依據(jù)陣元間的相位關(guān)系給出了水平線陣接收海底混響序列的仿真方法。以負(fù)梯度淺海環(huán)境為例進(jìn)行了混響仿真，并對(duì)仿真序列的頻譜特征、統(tǒng)計(jì)特征、空間相關(guān)特征進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明該方法獲得的混響序列特性與理論預(yù)測(cè)相符，可以為抗混響技術(shù)研究提供參考?；祉懀簧⑸?；水平線陣；簡(jiǎn)正波；相關(guān)性0 引言淺海環(huán)境中，海底混響作為主動(dòng)聲吶的背景干擾，一直是聲吶聲學(xué)技術(shù) 2019年4期2019-09-02
- 利用氣槍聲源數(shù)據(jù)的地聲參數(shù)反演?
林等[7]利用簡(jiǎn)正波過濾技術(shù)獲取簡(jiǎn)正波群延時(shí)。郭曉樂等[8]利用warping變換提取來獲取頻散曲線的時(shí)間差來反演海底聲速與密度。Potty等[9]、Zeng等[10]在各自的文獻(xiàn)中均利用模式幅值比來獲取海底衰減系數(shù)。相比而言，利用傳播損失擬合獲取海底衰減系數(shù)是一種簡(jiǎn)單易行的方法[8]。不同的聲學(xué)特征參數(shù)對(duì)反演海底參數(shù)的敏感性不同，利用此原理進(jìn)行分步反演[11]一方面能獲取到最敏感的參數(shù)，同時(shí)提高計(jì)算速率。信號(hào)處理的方法能夠準(zhǔn)確地提取不同的聲場(chǎng)特征，其中w應(yīng)用聲學(xué) 2019年3期2019-07-25
- 以簡(jiǎn)正波解為初始場(chǎng)的拋物方程算法應(yīng)用于深海聲傳播預(yù)報(bào)
預(yù)報(bào)方法主要有簡(jiǎn)正波方法[1]，耦合簡(jiǎn)正波方法[2]，射線法[3]，拋物方程方法[4-5]，波數(shù)積分法[6]等。在深海中，環(huán)境參數(shù)不僅在深度上起伏變化，在水平方向上也會(huì)因內(nèi)波、渦旋、鋒面、洋流等現(xiàn)象而發(fā)生變化。簡(jiǎn)正波方法和波數(shù)積分法僅適用于水平方向環(huán)境參數(shù)不變的波導(dǎo)，故不適用于深海聲傳播預(yù)報(bào)。耦合簡(jiǎn)正波方法、拋物方程方法和射線方法適用于深海中環(huán)境參數(shù)同時(shí)隨距離、深度變化的波導(dǎo)。這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。耦合簡(jiǎn)正波方法的優(yōu)點(diǎn)在于具有清晰的物理意義，但缺點(diǎn)是耦合系聲學(xué)技術(shù) 2019年2期2019-05-21
- 表面聲道對(duì)深海風(fēng)成噪聲垂直空間特性的影響規(guī)律*
ris割線下的簡(jiǎn)正波理論描述噪聲的傳播過程, 研究了深海環(huán)境下存在表面聲道時(shí), 表面聲道以下噪聲垂直空間特性的變化規(guī)律及其原因. 研究表明, 在臨界深度以上, 表面聲道的存在導(dǎo)致噪聲垂直方向性在水平凹槽邊緣靠近海底方向上的峰值升高,噪聲垂直相關(guān)性隨垂直距離增加先后周期地向正相干和負(fù)相干方向偏移; 在臨界深度以下, 表面聲道的存在導(dǎo)致水平方向上的噪聲能量增強(qiáng), 噪聲垂直相關(guān)性整體向正相干方向偏移. 當(dāng)表面聲道的參數(shù)變化時(shí), 表面聲道的厚度變化對(duì)噪聲垂直空間特物理學(xué)報(bào) 2019年2期2019-03-11
- 海底衰減系數(shù)對(duì)艦船地震波的影響
他彈性波，比如簡(jiǎn)正波、廣義 Rayleigh波等，因此本文中的艦船地震波指的是海底表面可以測(cè)量到的所有彈性波。目前對(duì)艦船地震波的理論研究主要分為地震波形成機(jī)理分析、艦船地震波場(chǎng)的仿真計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)測(cè)量等。文獻(xiàn)[1]指出，在淺海傳播條件下，海底聲學(xué)特性對(duì)低頻和極低頻聲波傳播的影響幾乎是決定性的，論證了艦船地震波在水中目標(biāo)探測(cè)中的重要應(yīng)用前景。文獻(xiàn)[2]通過波數(shù)積分方法詳細(xì)研究了海底參數(shù)、聲源頻率及深度、海水深度及聲速剖面等因素對(duì)海水以及海底中聲場(chǎng)空間分布的影響聲學(xué)與電子工程 2018年4期2019-01-12
- 基于波導(dǎo)不變性的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)威脅分析
離傳播時(shí)，可用簡(jiǎn)正波理論進(jìn)行聲場(chǎng)分析。輻射點(diǎn)源深度為zs，信號(hào)頻率為ω，幅度為A(ω)，則距離點(diǎn)源水平距離為r,深度為zr的接收機(jī)接收信號(hào)的聲壓為：由式（1）可知，聲強(qiáng)可以表示為：式中，P(ω)為功率譜，且假定其在處理頻段內(nèi)連續(xù)且平坦，Δκmn為第m階與第n階簡(jiǎn)正波水平波數(shù)差，即：Δκmn(ω)=κm(ω)-κn(ω)。由式（2）可知，聲強(qiáng)由兩部分組成：第一部分為直流分量，該項(xiàng)是距離r和頻率ω的緩變函數(shù)；第二項(xiàng)為震蕩分量，體現(xiàn)了不同階簡(jiǎn)正波間的相互干涉，是聲學(xué)與電子工程 2018年4期2019-01-12
- 基于簡(jiǎn)正波分解的不同陣列匹配場(chǎng)定位性能分析?
接收到的聲場(chǎng)做簡(jiǎn)正波分解,并對(duì)所得到的簡(jiǎn)正波分解矩陣進(jìn)行分析,設(shè)計(jì)不同陣形對(duì)聲源目標(biāo)進(jìn)行定位,著力提高實(shí)際實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的定位性能,并降低實(shí)驗(yàn)設(shè)備布放難度.仿真結(jié)果表明,如果其中一個(gè)子陣對(duì)簡(jiǎn)正波分解效果較差,就會(huì)影響到最終定位效果.因此,在實(shí)際應(yīng)用中,組合陣列的長(zhǎng)度、陣元等參數(shù)的選取尤為重要.2 垂直陣的簡(jiǎn)正波分解矩陣與陣形設(shè)計(jì)記垂直接收陣的N個(gè)陣元位于(rn,zn),rn≡(xn,yn),n=1,2,···,N; 目標(biāo)聲源位于(rs,zs),rs≡(xs,y物理學(xué)報(bào) 2018年17期2018-09-21
- 基于波導(dǎo)不變量的深海船舶噪聲特征研究
于c底層聲速的簡(jiǎn)正波形成的，這些簡(jiǎn)正波下反轉(zhuǎn)點(diǎn)在海底上方，不與海底發(fā)生接觸；圖3（b）給出了反射會(huì)聚區(qū)聲線傳播軌跡，從圖中可以看出，反射會(huì)聚區(qū)主要是由海底反射模式，即相速度大于c底層聲速的簡(jiǎn)正波形成的，這些簡(jiǎn)正波與海底發(fā)生接觸。通過典型深海環(huán)境效應(yīng)的分析，可以看出，在深海環(huán)境，由于深海聲道會(huì)聚區(qū)和反射會(huì)聚區(qū)的存在，接收到的船舶噪聲信號(hào)，既可能是直達(dá)波目標(biāo)、又可能是深海聲道會(huì)聚區(qū)目標(biāo)或者反射會(huì)聚區(qū)目標(biāo)。對(duì)于會(huì)聚區(qū)或反射會(huì)聚區(qū)內(nèi)的船舶目標(biāo)，由于距離較遠(yuǎn)，其噪聲船舶力學(xué) 2018年7期2018-07-30
- 一種高效的寬帶簡(jiǎn)正波本征值計(jì)算方法
一種高效的寬帶簡(jiǎn)正波本征值計(jì)算方法楊雪峰1,2，王好忠3，駱文于4，胡長(zhǎng)青1(1. 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所東海研究站，上海 201815；2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3. 中國(guó)海洋大學(xué)，山東青島 266100；4. 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所，北京 100190)為提高寬帶簡(jiǎn)正波本征值的計(jì)算效率，漢密爾頓方法通過公式變換抵消頻率項(xiàng)，將寬帶簡(jiǎn)正波本征值的計(jì)算由頻率、本征值實(shí)部和虛部的三維尋根降低至本征值實(shí)部和虛部的二維尋根，可以一次性求解單號(hào)簡(jiǎn)正波所有聲學(xué)技術(shù) 2018年3期2018-07-20
- 淺海遠(yuǎn)程混響與目標(biāo)回波融合仿真方法研究
基本方法是借助簡(jiǎn)正波理論計(jì)算聲傳播過程，在海底附近將簡(jiǎn)正波分解為上行波和下行波（本征函數(shù)展開法），結(jié)合海底散射函數(shù)得到海底散射場(chǎng)，再結(jié)合發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度及脈寬等參數(shù)可以進(jìn)一步計(jì)算混響強(qiáng)度和混響序列。波導(dǎo)中目標(biāo)散射問題與海底微元散射類似，主要區(qū)別在于散射函數(shù)，可以采用相同方法研究，文獻(xiàn)[4,5]利用本征函數(shù)展開法系統(tǒng)地研究了波導(dǎo)中目標(biāo)散射問題，并且提出了模式匹配(Matched-mode processing)目標(biāo)定位方法和目標(biāo)散射函數(shù)反演方法。文獻(xiàn)[6]將目標(biāo)聲學(xué)與電子工程 2018年2期2018-07-10
- 基于簡(jiǎn)正波的混響聲壓模型
元散射模型，在簡(jiǎn)正波聲強(qiáng)模型的基礎(chǔ)上提出了一種基于簡(jiǎn)正波理論的聲壓模型，減小了計(jì)算量，且模型中傅里葉變換的應(yīng)用使得該方法也適用于寬帶發(fā)射信號(hào)。1 聲壓模型混響伴隨著聲吶發(fā)射信號(hào)而產(chǎn)生，與發(fā)射信號(hào)本身的特性和傳播通道的特性有著密切的關(guān)系，是主動(dòng)聲吶主要的干擾因素?；祉懶盘?hào)是由大量獨(dú)立的散射體所產(chǎn)生的散射聲在接收點(diǎn)疊加而形成的。對(duì)于海底混響，假設(shè)海底各散射單元之間是獨(dú)立的，則t時(shí)刻混響信號(hào)可表示為[2]式中，s(t)是主動(dòng)聲吶發(fā)射波形，ti是第i個(gè)散射區(qū)域產(chǎn)生聲學(xué)與電子工程 2018年2期2018-07-10
- 淺海聲場(chǎng)相干特性研究
縱向水平相關(guān)簡(jiǎn)正波計(jì)算空氣與海水間存在比較大的聲阻，這就會(huì)導(dǎo)致聲源從水下發(fā)出聲波時(shí)，會(huì)發(fā)生某一點(diǎn)聲壓的數(shù)值正好是0的點(diǎn)，那就是軟邊界點(diǎn)。在現(xiàn)實(shí)中這一軟邊界的點(diǎn)存在在空氣與海水分割面上，根據(jù)簡(jiǎn)正波的理論可以得出，位于水下的聲場(chǎng)可以利用下列方式來表達(dá)：在這個(gè)公式中，H代表著海深程度，聲源深度用z來表示，其中的漢克爾第一類函數(shù)使用H0來代替的，在遠(yuǎn)場(chǎng)中漢克爾函數(shù)還有一種近似表達(dá)式：同時(shí)還有第二種可能就是聲源來源方式不同，當(dāng)生源不是來自于淺海中而是存在空氣中時(shí)，信息記錄材料 2018年8期2018-07-05
- 一種會(huì)聚區(qū)聲場(chǎng)基于參數(shù)化表征的方法研究?
。2 深海波導(dǎo)簡(jiǎn)正波聲場(chǎng)特征深海典型的聲速剖面為“三層結(jié)構(gòu)”型，存在一個(gè)聲速最小聲道軸，由于聲線被限制在海面和海底之間，在水中反轉(zhuǎn)時(shí)沒有能量損失，故能在深海中進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳播，形成會(huì)聚區(qū)現(xiàn)象。簡(jiǎn)正波理論是分析和計(jì)算聲場(chǎng)的重要理論方法，在描述聲場(chǎng)特征時(shí)具有物理概念清晰，數(shù)學(xué)表達(dá)明確等優(yōu)點(diǎn)。假設(shè)海水為水平無(wú)變化介質(zhì)，波動(dòng)方程在海面和海底邊界條件下，遠(yuǎn)場(chǎng)解析解［5］為其中p(r,z)表示接收處聲壓，z、zs分別為接收處和聲源深度，r為水平距離，Ψm為特征函數(shù)，kr艦船電子工程 2018年5期2018-05-29
- 淺海中目標(biāo)的有源對(duì)消回聲隱身研究
；un（z）為簡(jiǎn)正波深度函數(shù)；為目標(biāo)平面波散射函數(shù)；其中為入射聲源方位，（α，β）為場(chǎng)點(diǎn)空間方位；M為簡(jiǎn)正波的數(shù)目。第n階模態(tài)的水平和垂直波數(shù)分量分別為，。k為波數(shù)。簡(jiǎn)正波的深度函數(shù)可寫為上行、下行的平面波分量表達(dá)形式：其中：和為第n階簡(jiǎn)正波上行、下行的平面波分量的幅度。式（1）可應(yīng)用于淺海波導(dǎo)中剛性、絕對(duì)軟、阻抗邊界等目標(biāo)的散射聲場(chǎng)計(jì)算。由于淺海波導(dǎo)中目標(biāo)的存在，每一個(gè)入射的簡(jiǎn)正波都轉(zhuǎn)化為能夠存在的所有M階簡(jiǎn)正波。M階簡(jiǎn)正波會(huì)產(chǎn)生4M2的散射分量，淺海波艦船科學(xué)技術(shù) 2018年4期2018-05-16
- 一種快速求解寬頻簡(jiǎn)正波的方法
種快速求解寬頻簡(jiǎn)正波的方法朱飛龍1,2，李風(fēng)華1，Eric I. Thorsos3(1. 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所聲場(chǎng)聲信息國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100190；2. 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.Applied Physics Laboratory, University of Washington WA, 98105 USA)針對(duì)寬帶信號(hào)的簡(jiǎn)正波解，傳統(tǒng)的求解簡(jiǎn)正波數(shù)值方法常常需要重復(fù)計(jì)算本征值方程，計(jì)算效率低。文中將頻率的變化當(dāng)作擾動(dòng)，提出利用微聲學(xué)技術(shù) 2018年1期2018-04-11
- 一種基于單水聽器的淺海水下聲源被動(dòng)測(cè)距方法?
接收信號(hào)由各階簡(jiǎn)正波之間相互干涉疊加而成,每階簡(jiǎn)正波都保留了大量的海洋環(huán)境信息,如何有效地利用各階簡(jiǎn)正波的信息進(jìn)行水下聲源的定位是近年來水聲領(lǐng)域的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容[1],而基于單水聽器的水下聲源的被動(dòng)測(cè)距則是其中的一個(gè)重要方面.與匹配場(chǎng)[2]等被動(dòng)測(cè)距技術(shù)不同,單水聽器測(cè)距方法不需要龐大的水聽器陣以及大量的聲場(chǎng)計(jì)算,但是為了準(zhǔn)確有效地測(cè)量聲源距離,需要知道詳細(xì)的波導(dǎo)環(huán)境參數(shù),這為實(shí)際測(cè)量帶來了困難.針對(duì)這一情況,已提出了基于波導(dǎo)不變量的被動(dòng)測(cè)距方法和基于陣物理學(xué)報(bào) 2017年18期2018-01-11
- 一種基于波數(shù)積分方法的線源聲場(chǎng)計(jì)算方法
積分模型與傳統(tǒng)簡(jiǎn)正波模型KRAKENC的結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示，當(dāng)某號(hào)簡(jiǎn)正波的波數(shù)與海底波數(shù)接近時(shí)，KRAKENC計(jì)算不出該號(hào)簡(jiǎn)正波，會(huì)導(dǎo)致KARKENC的計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確，而波數(shù)積分方法可以很好地解決該問題。因此，提出的方法可以作為Pekeris波導(dǎo)中線源激發(fā)聲場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)模型。線源問題；波數(shù)積分；穩(wěn)定性解法0 引言Pekeris波導(dǎo)作為一個(gè)經(jīng)典聲傳播問題環(huán)境模型，是由Pekeris在1948年發(fā)表的文章中首次較完整地提出并給出了海上試驗(yàn)結(jié)果[1]。布列霍夫斯聲學(xué)技術(shù) 2017年5期2017-12-01
- warping變換提取單模態(tài)反演海底衰減系數(shù)?
法分離出單模態(tài)簡(jiǎn)正波.對(duì)于接收深度固定、定深爆炸聲源情況,以簡(jiǎn)正波理論為基礎(chǔ)定義了距離歸一化的簡(jiǎn)正波傳播損失,并且其隨傳播的距離呈線性關(guān)系,故可通過此變化規(guī)律得到聲壓值實(shí)部的衰減因子,進(jìn)而可求得海底地聲模型參數(shù):海底衰減系數(shù).為驗(yàn)證此方法的有效性,仿真了warping變換提取單模態(tài)簡(jiǎn)正波的過程,同時(shí)將warping變換提取的單模態(tài)簡(jiǎn)正波與數(shù)值計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行比較驗(yàn)證;并針對(duì)某次黃海試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理,得到在150—550 Hz頻帶范圍內(nèi)海底衰減隨頻率的變化規(guī)物理學(xué)報(bào) 2017年20期2017-11-12
- 波導(dǎo)不變量譜值及其分離方法?
工程應(yīng)用,按照簡(jiǎn)正波頻散的定義適合理論分析.在有躍層的波導(dǎo)中,這兩種定義方式并不完全一致.由于簡(jiǎn)正波頻散特性差異,按照頻散特性定義的波導(dǎo)不變量β會(huì)有許多不同的取值,這些β被稱為波導(dǎo)不變量的β譜.此時(shí)聲場(chǎng)干涉結(jié)構(gòu)應(yīng)該用多個(gè)β來描述,而以往的β提取算法只能給出一個(gè)最佳估計(jì)值,導(dǎo)致一些信息的丟失.借鑒圖像處理中的積分投影概念,將聲強(qiáng)圖像按照角度進(jìn)行積分投影,以分離不同斜率的條紋成分;然后對(duì)投影曲線進(jìn)行傅里葉變換,以分離不同間距的條紋成分,最終實(shí)現(xiàn)各個(gè)β譜值的分離物理學(xué)報(bào) 2017年11期2017-08-09
- 一種基于模態(tài)匹配的淺海波導(dǎo)中寬帶脈沖聲源的被動(dòng)測(cè)距方法?
接收信號(hào)的各階簡(jiǎn)正波實(shí)現(xiàn)有效分離,由此得到各階簡(jiǎn)正波的頻域信號(hào).海底相移參數(shù)是描述海底地聲參數(shù)的一個(gè)重要參量,包含了海底地聲參數(shù)信息,而各階簡(jiǎn)正波的水平波數(shù)可以通過含有海底相移參數(shù)的表達(dá)式來表達(dá).此外,由于聲速剖面對(duì)簡(jiǎn)正波的各階水平波數(shù)具有相近的影響,因此通過對(duì)任意兩階簡(jiǎn)正波進(jìn)行聯(lián)合處理,可以近似消除聲速剖面對(duì)簡(jiǎn)正波水平波數(shù)差的影響.任意兩階簡(jiǎn)正波的水平波數(shù)差只近似用于海底相移參數(shù)、海深以及波導(dǎo)中平均聲速三個(gè)參數(shù)有關(guān),可以簡(jiǎn)單、快速地計(jì)算相應(yīng)拷貝場(chǎng),然后通物理學(xué)報(bào) 2017年9期2017-08-09
- 考慮噪聲源深度分布的海洋環(huán)境噪聲模型及地聲參數(shù)反演?
特征的影響并從簡(jiǎn)正波角度予以解釋,發(fā)現(xiàn)海底聲阻抗和聲源深度都顯著影響由海洋環(huán)境噪聲獲得的等效海底反射損失大掠射角部分,進(jìn)而將該模型用于地聲參數(shù)反演.兩段實(shí)測(cè)噪聲數(shù)據(jù)200—525 Hz頻段的反演結(jié)果表明:基于海洋環(huán)境噪聲的地聲參數(shù)反演最優(yōu)值與聲傳播的反演結(jié)果相近;源平均深度最優(yōu)值隨頻率增加有變小的趨勢(shì),說明隨頻率增加環(huán)境噪聲主要貢獻(xiàn)源逐漸由航船轉(zhuǎn)為風(fēng)浪;當(dāng)海況大于3級(jí)時(shí),400 Hz以上頻段噪聲源深度平均值很小,與Monahan氣泡理論的描述一致.環(huán)境噪聲物理學(xué)報(bào) 2017年1期2017-07-31
- 空氣聲源激發(fā)的淺海聲場(chǎng)的理論研究
水中有三階波導(dǎo)簡(jiǎn)正波。若有波導(dǎo)簡(jiǎn)正波存在，必能以較小傳播損失遠(yuǎn)程傳播。這與作者先前發(fā)表的文獻(xiàn)[4-5]中利用射線理論解釋實(shí)驗(yàn)結(jié)果有重大差別。作者沒有仔細(xì)甄別這兩種差別。實(shí)際情況下，海面上空氣由于溫度、風(fēng)等因素的影響，其聲速分布并非均勻的。為進(jìn)一步分析空氣中聲速分布對(duì)直升機(jī)激發(fā)的水下聲場(chǎng)的影響，本文將空氣中聲速分布假設(shè)為 Epstein分布[7-9]，海水和海底聲速分布假設(shè)為均勻分布，并利用波動(dòng)方程求解聲場(chǎng)形式解，分析了聲壓場(chǎng)及振速場(chǎng)的特性。1 三層Peke聲學(xué)技術(shù) 2017年6期2017-02-06
- 模式匹配法水下目標(biāo)定位仿真研究?
建立，本文使用簡(jiǎn)正波模型；第二部分介紹匹配場(chǎng)處理方法和匹配模處理方法的處理器；第三部分為兩種處理方法的實(shí)驗(yàn)仿真；第四部分得出結(jié)論，并對(duì)未來研究做出展望。2 簡(jiǎn)正波聲場(chǎng)計(jì)算假設(shè)海面和海底構(gòu)成一個(gè)平行的平面層，層內(nèi)介質(zhì)均勻且邊界是絕對(duì)邊界。如果層的厚度是H，橫軸r為距離，縱軸z為深度，這樣的邊界就可簡(jiǎn)化為在無(wú)窮遠(yuǎn)處行為可忽略。進(jìn)一步假定，在層中所傳播的簡(jiǎn)諧波對(duì)時(shí)間的關(guān)系為e－jwt，并且不考慮聲源的激發(fā)狀態(tài)，而只考慮層中波的一般行為，此時(shí)聲源的奇性條件也可不予微處理機(jī) 2016年1期2016-11-21
- 淺海陣不變量和波導(dǎo)不變量關(guān)系的研究
的關(guān)系，可利用簡(jiǎn)正波理論推導(dǎo)出陣不變量和波導(dǎo)不變量的關(guān)系式。利用2009年青島嶗山灣海試實(shí)驗(yàn)垂直陣數(shù)據(jù)提取的陣不變量，以及通過實(shí)驗(yàn)真實(shí)環(huán)境仿真得到的波導(dǎo)不變量，驗(yàn)證了上述關(guān)系式。陣不變量和波導(dǎo)不變量關(guān)系的明確，理論上可以改善陣不變量測(cè)距精度，進(jìn)一步擴(kuò)大兩者的應(yīng)用范圍。陣不變量；波導(dǎo)不變量；簡(jiǎn)正波俯仰角在研究淺海波導(dǎo)聲場(chǎng)的干涉和多途結(jié)構(gòu)時(shí)，研究人員提出了波導(dǎo)不變量和陣不變量的概念，并被廣泛用于解決淺海聲源被動(dòng)測(cè)距等實(shí)際問題。波導(dǎo)不變量最早是由S.D.Chup海洋技術(shù)學(xué)報(bào) 2016年2期2016-10-25
- 利用寬帶引導(dǎo)聲源重構(gòu)拷貝聲場(chǎng)的目標(biāo)聲源定位?
種方法主要基于簡(jiǎn)正波估計(jì)和聲場(chǎng)重構(gòu)兩種關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)省去了匹配場(chǎng)定位技術(shù)中大量的拷貝聲場(chǎng)計(jì)算。數(shù)值仿真主要采用線性Bartlett匹配處理器分析了目標(biāo)定位效果，在信噪比高于10 dB的情況下，定位效果良好。引導(dǎo)聲源，簡(jiǎn)正波估計(jì)，聲場(chǎng)重構(gòu)，目標(biāo)定位1 引言由于復(fù)雜的聲環(huán)境使得聲納技術(shù)受到明顯制約，目標(biāo)定位技術(shù)在水聲研究領(lǐng)域中受到越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的匹配場(chǎng)處理技術(shù)（Matched field processing，MFP）出現(xiàn)于上世紀(jì)80年代，在目標(biāo)探測(cè)和三應(yīng)用聲學(xué) 2015年2期2015-10-28
- 淺海單模入射聲場(chǎng)目標(biāo)回波特性研究
發(fā)出指定的單個(gè)簡(jiǎn)正波聲場(chǎng)，可以降低海底混響干擾，簡(jiǎn)化目標(biāo)回波多途結(jié)構(gòu)，為主動(dòng)探測(cè)提供了一種有效手段。在信道中點(diǎn)聲源目標(biāo)回波模型基礎(chǔ)上，采用簡(jiǎn)正波本征函數(shù)加權(quán)研究了單模聲場(chǎng)入射下球形目標(biāo)散射問題，建立了淺海單模入射聲場(chǎng)目標(biāo)回波預(yù)報(bào)模型，并利用模型對(duì)剛性球回波進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。結(jié)果表明：總聲源級(jí)相同條件下，單模發(fā)射聲場(chǎng)與傳統(tǒng)的點(diǎn)聲源發(fā)射聲場(chǎng)相比具有一定的陣發(fā)射增益，目標(biāo)回波具有較高的聲壓級(jí)；單模入射能夠消除單程多途的影響，回波結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，有利于目標(biāo)的探測(cè)和識(shí)別聲學(xué)技術(shù) 2015年1期2015-10-13
- 射線穩(wěn)定性參數(shù)與波導(dǎo)不變量?
6000)基于簡(jiǎn)正波理論的波導(dǎo)不變量在聲傳播特性描述中已得到廣泛應(yīng)用，而當(dāng)環(huán)境與距離無(wú)關(guān)或存在輕微擾動(dòng)時(shí)，基于射線理論的聲場(chǎng)特性可以用一個(gè)新的物理量—射線穩(wěn)定性參數(shù)來描述。本文通過簡(jiǎn)正波干涉聲場(chǎng)數(shù)值模擬，通過分析簡(jiǎn)正波相長(zhǎng)干涉形成的能量包傳播路徑與射線傳播路徑相互關(guān)系，利用簡(jiǎn)正波水平干涉結(jié)構(gòu)距離上的周期性與射線水平跨距相等的特點(diǎn)，采用簡(jiǎn)潔方式證明了射線穩(wěn)定性參數(shù)與簡(jiǎn)正波波導(dǎo)不變量間的等價(jià)性，從而在射線和簡(jiǎn)正波理論中建立了一個(gè)新的聯(lián)系。對(duì)遠(yuǎn)距離射線模型聲傳播- 距離域干涉譜反演海底參數(shù)方法研究
可以表示為各號(hào)簡(jiǎn)正波的累加，對(duì)于聲強(qiáng)有：其中，式（1）中r為聲源到接收器的水平距離;zs和z分別為聲源和接收器的深度；ψn（z）為n號(hào)簡(jiǎn)正波的本征函數(shù)；kn和βn分別為n號(hào)簡(jiǎn)正波的水平波數(shù)和衰減系數(shù)。第1項(xiàng)為非相干項(xiàng)，隨距離和頻率緩慢變化；第2項(xiàng)為相干項(xiàng)，由于各號(hào)簡(jiǎn)正波之間相互干涉，相干項(xiàng)會(huì)隨距離出現(xiàn)振蕩。當(dāng)聲源頻率較低時(shí)，激發(fā)的簡(jiǎn)正波的號(hào)數(shù)較少，相干項(xiàng)會(huì)在距離-頻率平面上表現(xiàn)出明顯的干涉條紋。從式（1）進(jìn)行分析，對(duì)于某一固定頻率，聲場(chǎng)隨著距離的分布，有一科技視界 2015年32期2015-04-24
- 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的海面噪聲預(yù)測(cè)算法
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)簡(jiǎn)正波模型進(jìn)行改進(jìn)，研究小角度范圍內(nèi)噪聲場(chǎng)的密度函數(shù)，并發(fā)散至大廣角范圍，得到海面噪聲以及噪聲信道的統(tǒng)計(jì)特性函數(shù)，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；簡(jiǎn)正波；海面噪聲0引言隨著海洋開發(fā)的持續(xù)深入，船舶及探測(cè)系統(tǒng)已越來越向縱深發(fā)展。海底探測(cè)現(xiàn)行主要技術(shù)是聲吶探測(cè)，但是海洋環(huán)境噪聲對(duì)聲吶探測(cè)會(huì)造成一定干擾，所以對(duì)海洋噪聲的研究成為海洋探測(cè)領(lǐng)域中很重要的課題，在對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行探測(cè)定位時(shí)，首先需要了解目標(biāo)物周圍的噪聲場(chǎng)統(tǒng)計(jì)特性?，F(xiàn)在已發(fā)展了多種海洋噪聲預(yù)測(cè)艦船科學(xué)技術(shù) 2015年2期2015-03-14
- 淺海中單矢量水聽器高分辨方位估計(jì)方法
制，首先推導(dǎo)出簡(jiǎn)正波理論下單矢量水聽器的信號(hào)接收模型，然后將其與矢量最優(yōu)化理論相結(jié)合，同時(shí)針對(duì)環(huán)境失配和系統(tǒng)失配問題，設(shè)置合適的最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，獲取該優(yōu)化問題下的最優(yōu)權(quán)矢量，得到簡(jiǎn)正波模型下的穩(wěn)健處理器形式，以提高對(duì)失配問題的適應(yīng)性和穩(wěn)健性。1 單矢量水聽器的簡(jiǎn)正波接收模型在理想情況下，N個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)窄帶信號(hào)入射到空間L元陣列上，陣列接收窄帶信號(hào)的波達(dá)方向(DOA)數(shù)學(xué)模型為式中:A(θ)是空間陣列的L×N維流型矩陣，X(t)是陣列的L×1維快拍數(shù)據(jù)矢量，s(t哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào) 2014年2期2014-08-26
- 不同權(quán)矢量下水聲低頻相控垂直陣遠(yuǎn)程探測(cè)性能的研究
是“單模(單號(hào)簡(jiǎn)正波)”激發(fā)的關(guān)健硬件設(shè)備之一，是伴隨這一新概念性技術(shù)而生的新工具。通過開環(huán)或閉環(huán)算法控制相控陣單元的幅度及延遲，經(jīng)聲波相互疊加，可形成穩(wěn)定的單模聲場(chǎng)或有一定指向的多模聲場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)較高能效比的遠(yuǎn)程目標(biāo)探測(cè)?，F(xiàn)有的相控陣研究多集中在雷達(dá)方面，已經(jīng)非常成熟;在醫(yī)療超聲領(lǐng)域也有近三十年的研究歷史;在淺海水聲學(xué)方面，利用相控陣[1，2]進(jìn)行單模激發(fā)的理論、實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用研究才剛起步。自從上世紀(jì)70年代Bucker和Williams把簡(jiǎn)正波理論(norma應(yīng)用聲學(xué) 2014年2期2014-07-30
- 傾斜海底情況下聲矢量場(chǎng)的計(jì)算
于拋物方程法和簡(jiǎn)正波法對(duì)傾斜海底情況下的聲矢量場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)傾斜海底情況下聲矢量場(chǎng)的傳播特性進(jìn)行了初步分析.2 傾斜海底情況下聲矢量場(chǎng)計(jì)算方法目前，適合水平變化海洋環(huán)境聲場(chǎng)計(jì)算的方法主要有兩種:拋物方程法［3］和簡(jiǎn)正波法［4］，這里將這兩種方法進(jìn)行推廣，使其能計(jì)算海洋環(huán)境水平變化時(shí)的聲矢量場(chǎng).2.1 拋物方程法假設(shè)介質(zhì)密度ρ為常數(shù)，在柱坐標(biāo)系下，簡(jiǎn)諧點(diǎn)源產(chǎn)生的聲場(chǎng)滿足Helmholtz方程:其中p為聲壓，r和z分別表示水平距離和深度，ω是角泰山學(xué)院學(xué)報(bào) 2014年3期2014-05-12
- 三元陣被動(dòng)測(cè)距在淺海低頻條件下的聲速修正
真結(jié)果表明選用簡(jiǎn)正波相速度用于距離解算能有效降低淺海低頻時(shí)三點(diǎn)被動(dòng)測(cè)距方法的誤差。低頻聲場(chǎng)；淺海波導(dǎo)；三點(diǎn)被動(dòng)測(cè)距；聲速選取0 引言為提高被動(dòng)三元陣的測(cè)距[1-3]精度，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)時(shí)延測(cè)量誤差和安裝精度誤差進(jìn)行了深入研究，但對(duì)于速度參數(shù)的選取問題卻鮮有問津。之前的應(yīng)用中由于聲吶工作頻段較高，距離解算的速度項(xiàng)一般取海水聲速。目前隨著聲吶技術(shù)的發(fā)展和遠(yuǎn)距離探測(cè)的需要，低頻化已成為聲吶發(fā)展的方向。頻率降低后，淺海波導(dǎo)聲傳播中簡(jiǎn)正波的相速度、群速度與海水聲速的差聲學(xué)技術(shù) 2014年6期2014-05-11
- 水平線列陣的最佳工作深度選擇＊
22）1 引言簡(jiǎn)正波模型采用簡(jiǎn)正波模式表示Helmholtz方程的解。Perkeris最早將該方法引入到水聲學(xué)中，并詳細(xì)地研究了Perkeris波導(dǎo)的聲傳播問題。隨著數(shù)值計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)在可以對(duì)任意邊界條件和多分層邊界條件進(jìn)行求解。因此，簡(jiǎn)正波模型在水聲學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛。傳統(tǒng)的聲納都要依托艦艇平臺(tái)，因而受到許多限制，拖曳變深聲納的出現(xiàn)，部分地突破了上述局限。為擴(kuò)展陣列聲納孔徑，變深聲納的拖體逐漸演變成數(shù)百米的長(zhǎng)線陣列，形成了拖曳線陣列聲納。研究線艦船電子工程 2013年5期2013-11-23
- 聲在隨機(jī)介質(zhì)波導(dǎo)中的傳播
)為第n階局地簡(jiǎn)正波，并應(yīng)滿足下列方程式與邊界條件:將Zn寫為ε的冪級(jí)數(shù)，即將此表示代入式(4)，按照ε的同冪次項(xiàng)進(jìn)行整理后，可分別得到:上述公式及今后為了書寫簡(jiǎn)便起見，對(duì)φ、ψ、Z等函數(shù)，當(dāng)其有關(guān)公式基本相同時(shí)，即省略各函數(shù)的肩標(biāo)，而不再分別列出.已知對(duì)兩層均勻介質(zhì)的Pekeris波導(dǎo)有:根據(jù)式(12)、(13)求解聲場(chǎng)的一次近似時(shí)，可選用以下函數(shù)做為微分方程的2個(gè)線性獨(dú)立解:依照二階微分方程求特解的方法，最后可得其中:Λn、Δn均為與隨機(jī)量無(wú)關(guān)的確定性哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào) 2012年5期2012-04-13
- 海洋聲學(xué)層析及其研究中的一種新方法*
射線傳播時(shí)間、簡(jiǎn)正波傳播時(shí)間、簡(jiǎn)正波相位等角度闡述了海洋聲學(xué)層析研究中對(duì)海洋監(jiān)測(cè)的具體實(shí)現(xiàn)方法。針對(duì)目前海洋聲學(xué)層析研究的現(xiàn)狀和不足之處提出了一種新的方法,利用聲場(chǎng)的耦合簡(jiǎn)正波理論進(jìn)行淺海聲學(xué)層析研究。海洋聲學(xué)層析;聲場(chǎng)簡(jiǎn)正波耦合;聲傳播;淺海聲學(xué)海洋聲學(xué)層析(Ocean Acoustic Tomography)作為利用聲學(xué)手段對(duì)海洋內(nèi)部現(xiàn)象和過程進(jìn)行研究的一種技術(shù),自1979年由Munk W and Wunsch C[1]提出后,在海洋學(xué)界和聲學(xué)界科學(xué)家濰坊學(xué)院學(xué)報(bào) 2010年4期2010-10-09
- 水聲傳播建模研究現(xiàn)狀綜述
論和水平分層的簡(jiǎn)正波理論，它們處理問題的能力很有限，只能計(jì)算水平不變問題。從20世紀(jì)70年代開始，出現(xiàn)了拋物方程理論及耦合簡(jiǎn)正波理論，可以處理水平變化的二維聲傳播問題。近半個(gè)世紀(jì)以來，國(guó)內(nèi)外都投入了相當(dāng)大的力量，在建模理論和相應(yīng)的計(jì)算方法方面取得了重大進(jìn)展。1 各類聲傳播建模理論現(xiàn)狀聲波在海洋中的傳播滿足最基本的波動(dòng)方程，但由于海洋環(huán)境條件的復(fù)雜多變，聲信號(hào)在海洋信道中的傳遞存在著強(qiáng)烈的畸變和漲落，海水中的聲場(chǎng)分布也非常復(fù)雜。為了能夠反映出海洋環(huán)境因素對(duì)聲海洋技術(shù)學(xué)報(bào) 2010年4期2010-04-10
- 淺海孤子內(nèi)波對(duì)水平縱向相關(guān)性的影響?