[發(fā)明專利]基于本征聲線視在搜索的水聲信道有效聲速估計方法有效

申請?zhí)枺?/td>	201010101259.7	申請日：	2010-01-27
公開（公告）號：	CN101777954A	公開（公告）日：	2010-07-14
發(fā)明（設計）人：	梁國龍;林旺生;王燕;付進;張光普	申請（專利權）人：	哈爾濱工程大學
主分類號：	H04B13/02	分類號：	H04B13/02;G01H5/00
代理公司：	暫無信息	代理人：	暫無信息
地址：	150001黑龍江省哈爾濱市南崗區(qū)南通***	國省代碼：	黑龍江;23
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摘要：
搜索關鍵詞：	基于聲線搜索信道有效聲速估計方法
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【說明書】：

技術領域

本發(fā)明屬于水聲傳播及水聲定位技術領域，具體涉及水聲信道中聲波在任意兩點間傳播的有效聲速估計方法。

背景技術

在水介質(zhì)中關于聲速的研究，是最早的水聲學定量研究。1827年，Colladon 和Sturm在日內(nèi)瓦湖測定了聲波在水中的傳播速度，所得的結(jié)果接近現(xiàn)代的估計值。在水聲測距和回聲測深技術的推動下，隨后一段時間有人較為精確地測定了海洋中的聲速值。研究表明海洋中聲速具有垂直分層性質(zhì)，實際工程應用中往往給出聲速隨深度的變化，或者聲速與深度的函數(shù)關系。然而更為廣泛的應用在于海洋信道中任意兩點間的聲速獲取，因為在把海洋中聲傳播時間轉(zhuǎn)換為傳播距離時都是需要精確的聲速值。在短時間內(nèi)通過試驗估計任意兩點間的聲速是不方便和難以完成的，而且海洋環(huán)境的時變性使得測量值在測量完成后準確性大大降低。

國內(nèi)外學者就水聲信道的聲速獲取展開了研究。Vincent在研究深海水聲定位時，首次將海洋空間中任意兩點間的聲速定義為有效聲速([1]Vincent，H.T. and?Hu，S.L.J.，″Method?and?system?for?determining?underwater?effective sound?velocity，″United?States?patent?application，Patent?No：US?6388948 B1)并提出了有效聲速的求取方法，但是此方法僅適用于直達波所在區(qū)域的有效聲速的求解。孫萬卿([2]淺海水聲定位技術及應用研究.中國海洋大學博士學位論文.2007：88-91頁)提出了一種基于有窮狀態(tài)自動機的有效聲速估計方法，此方法雖然考慮了海底反射，但對海面反射考慮得不夠充分，以小步長搜索時計算量甚大。某些特殊水文條件下，反射聲較直達聲先到時，兩種算法均不能準確的給出有效聲速。林旺生([3]水聲信道仿真與聲線修正技術研究.哈爾濱工程大學碩士學位論文.2009.：28-31頁)提出了一種基于聲場計算的有效聲速求取方法，雖然該方法能夠準確給出任意兩點有效聲速，然而需要對各點聲場進行，計算量很大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種既適用于深海信道，又適用于淺海信道，且能夠快速準確估計復雜水文下信道中聲波在任意兩點間傳播的有效聲速估計方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

(1.1)初始化基本參數(shù)，主要包括對海面、海底邊界特性初始化，海洋垂直聲速分布分層量化、接收點空間采樣范圍及采樣率、初始掠射角有效空間設置；

(1.2)聲源出射聲線按不同掠射角跟蹤，聲線抵達接收點深度時對其進行能量約束條件判決，在聲線滿足能量約束條件時進行多途辨識并求取等效聲速；

(1.3)在初始掠射角有效空間自適應變步長遍歷完畢后，對各類多途抵達聲線等效聲速內(nèi)插擬合；

(1.4)比較水平采樣點處各類抵達聲線的等效聲速獲得各個點有效聲速；

(1.5)以聲源深度、接收點深度以及二者水平距離為參量將各采樣點有效聲速存入矩陣，改變聲源深度、接收點深度按照前面的步驟建立二維或三維有效聲速矩陣；

(1.6)根據(jù)傳播距離或時間，查取有效聲速矩陣內(nèi)插擬合獲取水聲信道中任意兩點的有效聲速。

本發(fā)明還可以包括這樣一些特征：

1、所述聲源出射聲線按不同掠射角跟蹤，是采取初始掠射角有效空間自適應變步長遍歷機制，即利用每次跟蹤的結(jié)果實時調(diào)整掠射角變化的步長。

2、所述的能量約束條件主要包括海面海底篩選準則，并設置距離邊界。