[發明專利]基于等效面源和附加點源的艦艇噪聲預報方法及系統

在審

• 申請號: 202111192589.6
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113887139A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 劉寶;胡金華;徐魁;張衛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06K9/62;G06N3/08
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 韓迎之

本發明公開了一種基于等效面源和附加點源的艦艇噪聲預報方法及系統，涉及艦船總體聲學設計相關技術領域，首先確定虛擬邊界線；基于波疊加理論，在虛擬邊界線上確定虛擬聲源；分別構建面聲源聲壓模型和點聲源聲壓模型；根據面聲源聲壓模型和點聲源聲壓模型構建面聲源?點聲源聲壓模型；獲得附加點源的最佳數目和最佳位置數據；根據獲得的聲壓與艦殼振速法向分量之間的關系進行舷側平臺自噪聲預報。本發明通過等效面源和附加點源的結合不僅提高了計算的準確率還減少了計算的幅度，提高了計算的效率；通過神經網絡的學習，提高了艦殼聲納平臺區自噪聲快速預報能力，為研制艦船舷側聲納平臺區自噪聲控制提供了重要的方法支撐。

技術領域

本發明涉及艦船總體聲學設計相關技術領域，更具體的說是涉及一種基于等效面源和附加點源的艦艇噪聲預報方法及系統。

背景技術

現代艦船水下探測、識別目標的主要手段就是使用聲納。目前各國艦船都非常重視聲隱身設計，尤其是西方國家的艦船聲隱身水平已經非常之高，甚至達到了海洋環境噪聲級的量級，難以被探測到，因此提高聲納的探測能力顯得十分重要。

聲納的探測距離和定位識別精度受到設備自身性能和其聲基陣所處聲學環境的影響。影響聲吶工作性能的因素包括聲吶本身的技術狀況和外界條件的影響；比較直接的因素有傳播衰減、多路徑效應、混響干擾、海洋噪聲、自噪聲、目標反射特征或輻射噪聲強度等，它們大多與海洋環境因素有關。例如，聲波在傳播途中受海水介質不均勻分布和海面、海底的影響和制約，會產生折射、散射、反射和干涉，會產生聲線彎曲、信號起伏和畸變，造成傳播途徑的改變，以及出現聲陰區，嚴重影響聲吶的作用距離和測量精度。現代聲吶根據海區聲速--深度變化形成的傳播條件，可適當選擇基陣工作深度和俯仰角，利用聲波的不同傳播途徑(直達聲、海底反射聲、會聚區、深海聲道)來克服水聲傳播條件的不利影響，提高聲吶探測距離；通過降低聲納平臺區自噪聲則可以顯著提高聲納的作用距離。又例如還可通過改進聲納系統設計來實現提高聲納探測能力，只是就聲納系統本身而言，只有改進信號處理方式，增大聲基陣的孔徑才能帶來探測距離的增加，而艦船的空間有限，因此依靠增大聲納基陣孔徑提升聲納探測能力的方式受到很大制約；因此通過降低平臺區噪聲對于最大程度發揮聲納系統的自身性能是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于等效面源和附加點源的艦艇噪聲預報方法及系統，克服現有技術的缺陷。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種基于等效面源和附加點源的艦艇噪聲預報方法，具體步驟為：

以艦殼聲納平臺目標區域內的結構表面特點為依據，確定虛擬邊界線；

基于波疊加理論，在虛擬邊界線上確定虛擬聲源；

將虛擬邊界線離散為多個單元作為面聲源，并構建面聲源聲壓模型；

在虛擬邊界線內外添加虛擬聲源作為附加點源，并構建點聲源聲壓模型；

根據面聲源聲壓模型和點聲源聲壓模型構建面聲源-點聲源聲壓模型；

對面聲源-點聲源聲壓模型進行計算，獲得附加點源的最佳數目和最佳位置數據；

根據面聲源-點聲源聲壓模型，獲得聲壓；

根據聲壓與艦殼振速法向分量之間的關系進行舷側平臺自噪聲預報。

可選的，確定虛擬聲源為：在虛擬邊界線上等間距的選擇多個節點作為虛擬聲源。

可選的，面聲源聲壓模型的建立過程為：

S31、根據波疊加理論，構建初始面聲源模型；

S32、將虛擬邊界線離散為多個二次等參數單元；

S33、對初始面聲源模型進行優化獲得面聲源模型。