[发明专利]一种海底混响信号模拟方法

说明书

本发明公开一种海底混响信号模拟方法，属于水声领域。首先计算海底散射系数；再得到混响强度RL；然后计算散射单元回波信号的散射强度B；最后模拟混响信号。本发明将常用高斯声波束模型的BELLHOP声场计算模型进行扩充，结合实际海洋环境，采用BELLHOP模型计算声纳与海底散射元之间的传播，并且分别考虑水平海底与不规则形状海底，从而达到计算海底混响强度以及模拟实际混响信号的目的。同时设计了GUI界面便于设置、选取海洋环境参数，更易于分析不同海洋环境对混响强度的影响。本发明的研究可以方便的预报、研究海底混响信号的强度、频谱以及分布特性等特征规律。

技术领域

本发明涉及水声技术领域，特别涉及一种海底混响信号模拟方法。

背景技术

混响是海洋中随机分布的，非均匀散射体的散射回波在接收处的响应迭加信号。混响是跟随在发射信号后的一种主动声呐的主要干扰信号之一。混响信号既是信号的散射过程，也体现信号的传播过程，因此在混响信号形成过程中既受水下环境的影响，也与水中散射体类型有关。目前关于混响的研究主要集中在以下几个方面：(1)混响衰减特性的研究以及混响强度的预报；(2)混响信号相关特性的分析研究；(3)对实际混响信号的模拟仿真。

混响是伴随着主动声呐系统发射信号产生的由于界面散射造成的不必要的干扰，它往往是限制主动声呐系统性能的因素。作为一种特殊形式的干扰信号，混响与发射信号有许多相似之处的随机信号，因此为了提高主动声呐系统对界面附近目标探测能力，混响信号的仿真以及特性的分析研究是十分必要的。

由于实际情况下的海洋环境是随机的与复杂多变性的，这也使得混响信号的仿真工作非常的艰难，且工作量较大。目前大多关于混响研究集中在混响散射强度的测量，且对混响强度进行计算时大多假设信号都是沿直线传播的，并不符合实际海洋环境声场特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海底混响信号模拟方法，以解决目前混响信号的仿真工作难度大、不符合实际海洋环境声场特征的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种海底混响信号模拟方法，包括：

计算海底散射系数；

得到混响强度RL，表达式为：RL＝SL+S_b-2TL；SL为声源级，TL为传播损失，S_b为海底散射系数；

散射单元回波信号的散射强度B表示为：

模拟混响信号。

可选的，计算海底散射系数包括：

通过公式10lgμ＝-27(dB)计算得到Lambert系数μ；

大尺度海底的均方根斜角为δ²＝0.003+0.00512v，其中v表示风速；

通过下式计算海底散射系数：

ΔΩ为散射声线偏离镜向反射声线的程度，σ为瑞利反射系数，为声线的入射角，为声线的散射角。

可选的，模拟混响信号包括：

假设混响信号混响产生于有限数量的散射单元，则散射单元处幅值a_n服从指数分布，表示为：

计算得到散射圆环上的散射单元在接收处的波形，具体表示为：y_n(t)＝Ba_ns(t-τ_n')exp(ψ_n)；a_n为散射单元的随机幅度，随机幅度a_n服从指数分布，ψ_n为随机相位，随机相位ψ_n服从[02π]的均匀分布；s为发射信号，t为信号从声源到目标双程时延；