[发明专利]等梯度声线跟踪的声速剖面自适应分层方法

权利要求书

1.等梯度声线跟踪的声速剖面自适应分层方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)设置曲线拟合点数n和阈值f；

假设声波经历的水柱分为n个等梯度层，假设声波在每层的传播速度是等梯度的；在水深为z_i的i层，分别用C_i和θ_i表示声波的传播速度和入射角度；第i层内的声速梯度g_i表示为:

g_i＝(C_i+1-C_i)/Δz_i

式中，Δz_i为第i层的水层厚度，C_i+1为第i+1层声速；

声波的传播满足Snell法则，在声速常梯度变化的情况下，波束在第i层内的实际传播轨迹为一连续的、对应一定曲率半径R_i的弧段，R_i的表达为:

Ri=-1pgi]]>

式中p为Snell系数；

层i内声线的水平位移为：

yi=[1-(pCi)2]1/2-[1-(p(Ci+giΔzi))2]1/2pgi]]>

式中，θ_i为第i层声线的入射角，θ_i+1为第i+1层声线的入射角；

波束在该层经历的弧段长度为：

S_i＝R_i(θ_i-θ_i+1)

则经历该段的时间为：

ti=arcsin[p(Ci+giΔzi)]-arcsin(pCi)pgi2Δziln[1+giΔziCi]]]>

(2)已知第i层的水平位移y_i和经历该段位移的时间t_i，得出第i层的平均声速C_i(i＝1,2,…,n)，从顶层开始选取连续的n个声速值C_i(i＝1,2,…,n)进行曲线拟合，得到拟合曲线C＝f(x)，曲线是一个关于声速C_i(i＝1,2,…,n)与水平位移x有关的变化曲线；

(3)拟合的曲线C求其最大曲率，曲率计算公式为：

R=|C′′|(1+C′2)3/2]]>

其中，C'和C”代表声速曲线的一阶和二阶导数。

(4)将曲率半径R与阈值f进行对比，若小于阈值f则将n层声速剖面合并为一层；若大于阈值f则释放第一层，释放n个点中的第一个点，下移一个点继续选取n个点声速值进行拟合，直至整个声速剖面数据遍历完成。