一种基于模态匹配的浅海波导中宽带脉冲声源的被动测距方法
本文关键词: 浅海波导 海底相移参数 模态匹配 被动测距 出处:《物理学报》2017年09期 论文类型:期刊论文
【摘要】:针对浅海波导中宽带脉冲声源的被动测距问题,本文在模态匹配和匹配场处理定位方法的基础上,提出了一种适用于具有液态半无限空间海底的浅海波导中声源的单水听器被动测距方法.利用warping变换可以对脉冲声源接收信号的各阶简正波实现有效分离,由此得到各阶简正波的频域信号.海底相移参数是描述海底地声参数的一个重要参量,包含了海底地声参数信息,而各阶简正波的水平波数可以通过含有海底相移参数的表达式来表达.此外,由于声速剖面对简正波的各阶水平波数具有相近的影响,因此通过对任意两阶简正波进行联合处理,可以近似消除声速剖面对简正波水平波数差的影响.任意两阶简正波的水平波数差只近似用于海底相移参数、海深以及波导中平均声速三个参数有关,可以简单、快速地计算相应拷贝场,然后通过建立代价函数并对简正波模态进行匹配,可以实现对水下脉冲声源的被动测距.与传统的模态匹配定位方法相比,本文提出的方法既不需要使用水听器阵,又可以简单、快速地计算出拷贝场.数值仿真和海上实验数据处理结果的测距误差都在10%以内,证明了该方法的有效性.
[Abstract]:Aiming at the passive ranging problem of broadband pulse sound source in shallow water waveguide, this paper is based on the method of modal matching and matching field processing. In this paper, a passive ranging method of single hydrophone for acoustic source in shallow water waveguide with liquid semi-infinite space seabed is proposed. Using warping transform, we can realize the realization of each order normal wave of the received signal of pulse sound source. Separation of effects. The phase shift parameter is an important parameter to describe the subsea acoustic parameters, which contains the information of the submarine geoacoustic parameters. The horizontal wavenumber of the normal wave of each order can be expressed by the expression containing the parameters of the sea floor phase shift. In addition, the sound velocity profile has a similar effect on the horizontal wave number of the normal wave. Therefore, the influence of the sound velocity profile on the horizontal wave number difference of the normal wave can be approximately eliminated by the combined treatment of any two order normal wave. The horizontal wave number difference of any two order normal wave is only approximately used for the sea floor phase shift parameters. Because the sea depth and the average sound velocity in the waveguide are related to three parameters, the corresponding copy fields can be calculated simply and quickly, and then the cost function is established and the normal wave modes are matched. Compared with the traditional modal matching localization method, the proposed method does not need to use hydrophone array and can be simple. The range error of the numerical simulation and the data processing of the offshore experiment is within 10%, which proves the validity of the method.
【作者单位】: 哈尔滨工程大学水声工程学院;哈尔滨工程大学水声技术重点实验室;
【基金】:国家自然科学基金(批准号:11474073) 水声技术重点实验室开放基金(批准号:SSKF2015002)资助的课题~~
【分类号】:P733.2
【正文快照】: 针对浅海波导中宽带脉冲声源的被动测距问题,本文在模态匹配和匹配场处理定位方法的基础上,提出了一种适用于具有液态半无限空间海底的浅海波导中声源的单水听器被动测距方法.利用warping变换可以对脉冲声源接收信号的各阶简正波实现有效分离,由此得到各阶简正波的频域信号.海
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