液态半无限海底下典型波导的Warping变换修正

针对Warping变换在非理想波导中的变换效果受海洋环境影响的问题,在传统的Warping变换的基础上,对非理想波导下的Warping变换公式进行修正,使修正后的Warping变换更适用于非理想波导下宽带脉冲声压信号的简正波分离和提取。本文给出了基于海底相移参数P的适用于具有均匀半无限海底的非理想波导的Warping变换修正公式。修正因子只与海底相移参数、海深、海水中平均声速等海洋环境参数有关,与其他海底参数无关,减少了Warping变换的修正难度。与已有的Warping变换修正公式相比,本文提出的对Warping变换的修正方法,所需的环境参数少,在实际应用中计算简单、应用方便,更具有实际应用意义。数值仿真和海上实验数据处理结果证明了该方法的有效性。

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

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.

一种基于单水听器的浅海水下声源被动测距方法

针对浅海波导中宽带脉冲声源的被动测距问题,本文在群延迟理论的基础上,与warping变换处理相结合,提出了一种适用于浅海波导中宽带声源的单水听器被动测距方法.利用warping变换可以实现对脉冲声源接收信号各阶简正波的分离提取,对分离后的简正波进行时频分析处理可以得到各阶简正波到达时刻和频率之间的关系,即各阶简正波的频散曲线,从而得到任意两阶简正波到达接收水听器的时延差.海底相移参数P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,在海底环境参数未知而P已知的情况下,利用P和简正波水平波数之间的关系可以求得任意两阶简正波的?S_(g,mn)(群慢差).根据群延迟理论,利用得到的任意两阶简正波的时延和?S_(g,mn)可实现利用单水听器对水下声源进行被动测距.本文提出的测距方法测量简单、计算方便,具有较强的实用意义.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.

浅海低频全波动混响水平纵相关模型

为研究浅海低频混响的水平相关特性,本文在浅海全波动混响理论的基础上,借鉴角度谱理论的混响垂直相关建模思想,结合海底反射系数的三参数模型,将混响平均强度的简正模态叠加的形式解转化为角度积分的解析解。利用海底反射系数的幅值参数和相移参数建立了浅海全波动混响水平纵相关模型。数值仿真表明:在混响噪声比足够高的条件下,混响水平纵相关随混响时间发生缓变,呈现稳定的亮暗相间的条纹;接收水听器水平距离在波长整数倍上会出现相关峰值,在半波长的位置出现相关谷值,与海上实验现象相同。