浅海水声信道的脉冲噪声特性分析

1问题提出在沿岸浅海,声波由海面和海底不断反射而传播,其多径效应非常显著。浅海中还存在着大量散射体以及起伏不平的界面,其散射效应严重[1,2]。另外,浅海里还有大量海洋生物的活动以及海风的影响,     

浅海波数积分混响研究

1引言 浅海混响一直是近年来水声研究的一个活跃而有意义的研究领域.到目前为止已经有多种理论模型,如Ellis[1]的浅海简正波混响模型;Smith[2]和Co1lins[3]各自的抛物方程混响模型;Schmidt[4]的波数积分混响模型等.对于比较平静的海面或负梯度声速剖面,在估算浅海混响强度时往往只需要考虑海底散射而忽略海面和体积散射的影响[5],故本文在浅海混响建模时仅考虑了海底界面混响.Schmidt领导的研究小组利用全波动散射模型研究混响的统计特性,对混响的能量衰减特性研究相对较少.本文从一个十分简单的方式对浅海混响能量衰减进行研究,即利用波数积分方法计算声波从发射换能器到散射体和从散射体到接收水听器的传播,同时采用经验散射函数来描述海底界面散射特性,然后给出混响强度随时间的变化关系;最后给出了数值计算结果,并与实验数据做了比较.     

深海波导中目标低频声散射特性研究

针对深海环境中目标的主动探测问题,建立了深海波导中目标低频声散射仿真的简正波耦合边界元理论模型。首先仿真了深海波导中Munk声速剖面条件下的声传播特性,然后根据深海波导中的声传播特性,仿真计算了声源位于不同深度时,波导中目标低频散射回波强度随声源与目标之间水平距离变化的特性。仿真结果表明,当声源深度为100 m(近海面)与1 400 m(声道轴)时,受完全声道的影响,在会聚区附近范围内散射回波强度较大;声源深度为4 900 m(近海底)时,受直达波与一次海面反射波的影响,在中近距离(小于40 km)范围内散射回波强度较大;对于接收水听器而言,置于临界深度以下时主动探测的距离更远。     

基于基阵不变量理论的水平阵被动估距方法研究

针对浅海水平阵测距问题,研究了一种基于浅海基阵不变量理论的瞬态声源估距方法,该方法利用了基阵常规波束形成后的被动波束-时间强度数据偏移不变性原理,相比于波导不变量的方法,它具有不需要多模态干涉和波导环境先验知识的优点。仿真和试验数据分析结果表明,所提方法在不需要波导环境参数信息的条件下就可实现对脉冲声源的准确定位。     

海底沉积层中高阶界面波对多掩埋物散射分析

根据界面波散射迭代公式,并利用含多个异质体弹性动力学的散射积分方程,引出海底沉积层中界面波高阶模式对掩埋物的散射情况。根据建立的分层海底模型,对沉积层中传播的界面波进行模式分解。利用界面波传播的Green函数构建界面波散射迭代积分,并根据弹性波对多异质体散射理论,将界面波散射积分推广到对多目标的散射情况。由模式分解的结果,求解出了前三阶界面波对多目标的散射情况,并对界面波高阶模式传播及对不同目标的散射情况做了分析。     

多层介质高反射膜的散射特性研究

为了研究多层介质高反射薄膜的散射特性减小光学薄膜的散射损耗,以多层光学薄膜矢量光散射理论为基础,利用光学薄膜的总散射损耗与光学薄膜双向反射分布函数的关系,研究了多层介质高反射薄膜分别在膜层界面粗糙度为完全相关和完全非相关模型下入射角和偏振状态对总散射损耗的影响,以及入射波长对总散射损耗的影响.理论研究结果表明,随着入射角的变化p偏振入射光引起的p偏振的总散射损耗强烈依赖于膜层界面粗糙度的相关特性,尤其是在布儒斯特角附近更为明显;此外,通过对介质高反射膜在两种不同模型下的总散射损耗随入射波长的变化与其反射率谱的比较发现,完全相关模型下的总散射损耗与反射率谱的变化趋势一致,完全非相关模型则恰好反之.     

目标位于界面附近的声反射

1引言 在处理实际的水声问题时,目标常常会处在一定的海洋信道环境中,因此界面对目标的回波会有影响.在高频情况下,根据射线声学理论,可以把界面的影响等效为一虚源所产生的声场,本文从高频Kirchhoff公式出发导出有界面存在的修正Kirchhoff公式.利用此公式,可以计算任意界面下任意目标的散射声场.     

基于时反选择性聚焦的信混比增强方法

将时反选择性聚焦方法应用于浅海波导中的信混比增强,提出了一种基于时反选择性聚焦的信混比增强方法。在没有探测声源的条件下,通过对返回的回波信号进行时反算子分解获得时反阵与目标及海底散射体之间的传输函数信息,取一个与目标对应的特征向量作为时反阵的激励权向量,可以实现声场在目标处的选择性聚焦,并抑制相应距离上的海底混响,从而增强回波信混比。该处理方法解决了直接时反处理需要探测声源和混响零点设置方法在海底处设置混响零点的同时也会在目标位置设置零点的问题。利用典型浅海波导环境,进行了计算机仿真实验．验证了该方法的有效性。     

浅海表面声道中的传播损失

浅海声传播问题,由于边界的多次反射,使声场的空间结构复杂化。为此采用了空间平滑化的方法计算平均声场,使问题大大简化。同时为了使问题进一步简化,在计算浅海声场时常假设海表面为平坦表面,反射系数的模为1。然而在实际情况下海表面不是平面,海面波浪的起伏大小直接影响海面的反射系数,不能简单地当作1,特别是在浅海表面声道情况下,海面波浪是影响声场的一个十分重要的因素。本文同时考虑了海面和海底的影响,利用平滑平均声场的计速公式[1]对浅海表面声道情况进行数值模拟计算,　与实验结果进行了对照,得到了一些有意义的结论。 实验是在…     

浅海波导远程信混比预报模型

浅海主动探测时,海底混响是目标回波的主要背景干扰,信混比影响主动声纳的性能.混响和目标回波都属于海洋中的散射问题,利用简正波方法,结合平面波散射函数建立了浅海远程信混比预报模型,实现了不同环境参数下信混比的量化分析.仿真比较了不同信号形式、频率以及不同海底底质下的刚性球信混比曲线,从理论上分析了回波随距离的振荡现象.结果表明：用无指向性的声源探测目标时,信混比较低,探测较为困难;宽带信号照射下目标回波更加平稳;简正波之间的干涉导致回波随距离发生振荡,频率越高,干涉结构越复杂;在硬海底环境中信混比相对较小且目标回波振荡剧烈.