[发明专利]一种快速预估水下圆形角反射体散射声场的方法

说明书

技术领域

本发明属于水下目标声散射领域，主要是一种预估水下圆形角反射体散射声场的方法。 

背景技术

角反射体分为二面和三面角反射体，其中由三个互相垂直的平面组成的角反射体称为三面角反射体，当三个互相垂直的平面为相同的四分之一圆面时称为圆形三面角反射体或圆形角反射体。三面角反射体具有在较大空间方位角范围内具有较大目标强度的特性，因此可作为声反射器或水下声学标记物使用，也可作为标准反射体来标定水下目标强度，或作为模拟水下目标回波的声诱饵及实验靶标等。目前预估角反射体散射声场的方法多为需要计算机辅助软件进行网格划分的数值计算方法，其计算量较大、计算速度较慢，已有的快速计算方法只能计算反射面边缘为直线的三角形角反射体或方形角反射体，不能计算反射面边缘为弧形的圆形角反射体。 

发明内容

本发明的目的是为了能够快速计算圆形角反射体散射声场，提出了一种快速预估水下圆形角反射体散射声场的方法。 

一种快速预估水下圆形角反射体散射声场的方法，包括以下几个步骤： 

步骤一，测量圆形角反射体的参数和声源参数，圆形角反射体的参数包括圆形角反射体直角边长度，声源参数包括声源位置、声波频率； 

步骤二，在圆形角反射体的弧形边缘上取N个等间距的离散点，用直线连接相邻两离散点，并且两个相邻的离散点分别与圆形角反射体顶点连接，得到N个三角形面，每个三角形面为一个一次划分面元； 

步骤三，声源点P1与一个一次划分面元M1上的三个顶点的连线为入射声线，一次划分面元的三个顶点对应的三条入射声线组成入射声束S1，根据入射声束S1计算一次反射声束S2，计算声源P1相对于一次划分面元M1的一次反射镜像点P2，并计算一次划分面元M1在接受点的第一散射声场； 

步骤四，一次反射声束S2中通过一次划分面元上的离散点的两个一次反射声线与圆形角反射体其他面所在平面的交点为一次交点，存在一次交点时，根据一次交点得到二次划分面元M2； 

步骤五，由一次反射声束S2和二次划分面元M2计算二次反射声束S3，计算一次反射镜像点P2相对于二次划分面元M2的二次反射镜像点P3，并计算二次划分面元M3在接受点的第二散射声场； 

步骤六，二次反射声束S3中通过二次划分面元M2上的非圆形角反射体顶点的两点的二次反射声线与圆形角反射体其他面所在平面的交点为二次交点，存在二次交点时，根据二次交点得到三次划分面元M3； 

步骤七，计算得到三次划分面元M3在接受点的第三散射声场； 

步骤八，将第一散射声场、第二散射声场、第三散射声场叠加求和得到一个一次划分面元的多次散射后的散射声场； 

步骤九，重复以上步骤三～步骤八，得到N个一次划分面元的多次散射后的散射声场，并将N个一次划分面元的多次散射后的散射声场叠加后得到圆形角反射体的总散射声场。 

所述的一种快速预估水下圆形角反射体散射声场的方法还可以包括： 

（1）一次反射声束、二次反射声束、三次反射声束的反射声线矢量为： 

k→r=k→i-2n→(k→i·n→)]]>

其中是入射声线矢量，是反射声线矢量，是反射声线所在划分面元的法向矢量； 

（2）一次反射镜像点为：