[發明專利]一種被動聲納陣列信號仿真中的海洋信道仿真方法

有效

• 申請號: 201410167065.5
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103941250A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 方世良;徐雅南;安良
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

1.一種被動聲納陣列信號仿真中的海洋信道仿真方法，其特征在于，該仿真方法包括以下步驟：?

第一步：在主機中加載實測海洋環境參數，實測海洋環境參數包括聲速曲線、信號源的水平位置和垂直深度、波束的出射開角、波束傳播的最遠距離和最大深度、海底系數、海面系數和海洋環境的中心頻率；?

第二步：基于第一步中的實測海洋環境參數，在主機端利用Bellhop軟件包生成實測海洋環境下的海洋信道脈沖響應序列庫；?

第三步：獲得實時的海洋信道脈沖響應序列：主機從DSP板讀取水聲目標運動坐標，每次讀取水聲目標運動坐標后，主機根據水聲目標的當前坐標和各個陣元的坐標獲取水聲目標輻射噪聲信號到達各個陣元的本征聲線，測算當前的海洋信道脈沖響應序列，然后更新水聲目標輻射噪聲信號到達各個陣元的海洋信道脈沖響應序列為當前的海洋信道脈沖響應序列，再通過總線將當前的海洋信道脈沖響應序列加載進DSP板；通過主機每隔L個采樣間隔從DSP板讀取一次水聲目標運動坐標，在DSP板上獲得實時的海洋信道脈沖響應序列；L的取值范圍為128—512之間的整數。?

2.按照權利要求1所述的被動聲納陣列信號仿真中的海洋信道仿真方法，其特征在于，所述的第三步中，根據水聲目標的當前坐標和各個陣元的坐標，主機獲取水聲目標輻射噪聲信號到達各個陣元的本征聲線，當從不同水聲目標位置傳播到不同陣元的本征聲線小于m條時，選出所有本征聲線作為主機獲取的水聲目標輻射噪聲信號到達各個陣元的本征聲線，當本征聲線大于或等于m條時，將所有的本征聲線按照幅度衰減降序排列，篩選出前m條本征聲線作為主機獲取的水聲目標輻射噪聲信號到達各個陣元的本征聲線，m為10-20之間的整數。?

3.按照權利要求1所述的被動聲納陣列信號仿真中的海洋信道仿真方法，其特征在于，所述的第三步中，測算當前的海洋信道脈沖響應序列的過程是：首先選取布放在海洋中的所有陣元組成的基陣中最靠近幾何中心的陣元為參考陣元，假設水聲目標在運動過程中以球面波的形式不斷的向周圍發射輻射噪聲信號，則水聲目標輻射噪聲信號到達各個陣元的傳播時延t_i為：?

??式(2)?

其中，為第i號陣元的坐標，positon_target為水聲目標的當前坐標，c為海洋中聲波傳播速度；?

各個陣元的信號到達時間t_i相對于參考陣元的信號到達時間t_i0的時延差為：?

??式(3)?

其中，下標i0表示參考陣元的序號，表示參考陣元的坐標；?

水聲目標輻射噪聲信號從當前坐標到達各個陣元的海洋信道脈沖響應序列h_i(n)為：?

??式(4)?

其中，i表示第i號陣元，k表示第k條本征聲線，m_i為第i號陣元對應的本征聲線數目，|a_ik|表示第i號陣元的第k條本征聲線的幅度衰減，表示第i號陣元的第k條本征聲線的相移，τ_ik表示第i號陣元的第k條本征聲線的傳播時延；e表示數學常數，為2.7182818，j表示虛數單位，n表示整型變量，σ(n-τ_ik-(t_i-t_i0)表示單位采樣信號，σ(n-τ_ik-(t_i-t_i0)滿足：?

??式(5)?。

4.按照權利要求1所述的被動聲納陣列信號仿真中的海洋信道仿真方法，其特征在于，還包括第四步，將水聲目標實時發出的目標輻射噪聲信號和海洋信道脈沖響應序列h_i(n)相卷積，獲得實時仿真的被動聲納陣列信號。?

5.按照權利要求1所述的被動聲納陣列信號仿真中的海洋信道仿真方法，其特征在于，所述的第二步中，海洋信道脈沖響應序列庫是水聲目標輻射噪聲信號從不同的水聲目標位置傳播到不同的陣元的本征聲線，包括本征聲線的數目，每條本征聲線的幅度衰減、相移、傳播時延、反射次數、折射次數和本征聲線到達陣元時的入射角。?

6.按照權利要求2所述的被動聲納陣列信號仿真中的海洋信道仿真方法，其特征在于，所述的第三步中，當海洋聲速曲線為負聲速梯度曲線時，m為10，當海洋聲速曲線為均勻聲速梯度或正聲速梯度曲線時，m為20。?

7.按照權利要求1所述的被動聲納陣列信號仿真中的海洋信道仿真方法，其特征在于，所述的第三步中，L為256。?