斜坡海底波导中随机声源的信道盲解卷积

发布时间：2021-10-24 09:42

　　该文研究了在斜坡海底环境中,通过基于射线的盲解卷积（RBD）方法,利用随机声源发出的信号来估计信道响应（CIR）的有效性,并讨论了不同信噪比和海底坡度情况下,RBD估计到的CIR与CIR理论值的相关性,对2016年美国圣巴巴拉海峡实验进行了仿真验证。RBD方法通过宽带波束形成估计随机声源的相位,以得到声源和接收阵之间的CIR。仿真结果表明,斜坡海底情况下RBD方法仍能较为准确地估计信道的CIR,噪声和海底坡度的变化均会对RBD估计到的CIR的精确度产生一定的影响。在具有一定粗糙度的斜坡海底波导或存在海底山丘的波导中,RBD仍然可以对CIR进行有效估计。 

【文章来源】：应用声学. 2020,39(05)北大核心CSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

仿真环境示意图及利用Bellhop产生的CIR图

其中，xcorr表示求互相关系数。所得的平均互相关系数随距离的变化关系如图3(b)中蓝线所示。图3(b)中其他曲线为对接收信号增加不同SNR的噪声时，其平均互相关系数随距离的变化关系。可以看出，随着SNR的减小，平均互相关系数也在随之减小。一般认为，归一化相关系数大于0.7时，两点间的声场相关性较好，所以这里两信道响应间相关性的判别也选取了0.7作为参考依据，李整林等[13]也有类似处理。当SNR小于10 d B时，平均互相关系数小于0.7，表明RBD-CIR与CIR的相关性非常小或不相关，RBD对CIR的估计无效。当SNR不同时，随着声源-接收距离r的增加，平均互相关系数均逐渐增大，这意味着估计到的RBD-CIR越准确。这是由于随着声源-接收距离r的增加，声源所发出的信号在接收阵上越接近平面波，波束形成的结果越精确，从而估计的RBD-CIR越精确。3 平斜坡海底信道

由于αb与ω成正比，所以RL与ω无关。根据图1(a)海底参数所得到的海底反射损失与声线入射角θw的关系如图4(b)所示。当海底坡度?越大时，其入射角θw越小，海底反射损失RL越大，导致海底反射波的幅度越小。对比海底坡度?分别为-2?、1?和5?时的CIR(图5第一列)与RBD-CIR(图5第二列)在声源-接收间距r为2.5 km处的结果可以看出，当海底坡度不同时，RBD均可以对CIR的幅度和相位进行较为准确的估计。在这里，与水平面海底的情况类似，也将RBD-CIR的直达波在第一个VLA阵元上的到达时间人工平移到1 s处。由于RBD方法无法估计出声源与接收阵之间的绝对到达时间，所以图5的第一列与第二列的时间轴是不同的。

【参考文献】：
期刊论文
[1]深海大深度声场垂直相关特性[J]. 李整林,董凡辰,胡治国,吴双林.  物理学报. 2019(13)



本文编号：3455053