[发明专利]一种深海完整声道中的目标探测方法

说明书

本发明是一种深海完整声道中的目标探测方法。本发明涉及水声物理探测技术领域，本发明基于射线简正波，获得特定声速剖面下声线水平距离与深度的关系；根据确定的声线水平距离与深度的关系，获取声线极小值位置的点，确定海面反射会聚区的位置；选取多个水听器组成多元垂直接收针，将垂直接收阵布放置在海面反射会聚区中，对远距离目标进行探测，得到探测信号；根据对远距离目标探测得到的探测信号，确定是否存在探测目标。本发明利用了完整声道中海面反射会聚区所在的深度范围很大，从海面共轭深度一直到海底附近，并且在远距离处仍有较高的会聚增益，从而有利于在声道轴以下的大深度范围布放垂直接收阵来对目标进行探测。

技术领域

本发明涉及海完整声道水声声道会聚区分类技术领域，是一种深海完整声道中的目标探测方法。

背景技术

深海会聚区对于深海远程声传播有着重要的意义，许多学者都对其进行过研究。当声源位于海面附近时，在海面附近会形成声强很高的焦散线和会聚区。所谓焦散线指的是临近声线交聚点所形成的包络线，会聚区指的是海面附近形成的高声强焦散区域。

20世纪40年代Ewing和Brekhovskikh分别发现了深海中SOFAR声道的存在。1965年，Urick研究了当声源位于不同深度时会聚区结构的变化，发现当声源变深时，观测到的单一会聚区分裂为两个半区，随着深度增加，左半区向左移动，右半区向右移动，并通过实验进行了验证。张仁和利用简正波方法研究了水下声道的反转点会聚区声场以及负梯度深海情况下的反转点会聚区声场。

目前国内外学者所做的研究，多是针对位于海面的会聚区。然而，随着近年来实验器材以及实验能力的提升，在对深海大深度的实验研究中，发现在声道轴以下同样存在着会聚效应，目前缺少对会聚区详细的分类情况。

发明内容

本发明为针对目前发现的声道轴以下的会聚效应，将深海声道中的会聚区类型根据射线简正波理论进行分类，从而能够更好的对各种类型的会聚区进一步地研究，本发明提供了以下技术方案：

一种深海完整声道中的目标探测方法，包括以下步骤：

步骤1：基于射线简正波，获得特定声速剖面下声线水平距离与深度的关系；

步骤2：根据确定的声线水平距离与深度的关系，确定深海完整声道中的下反转点会聚区中的声线水平距离，海水中声线包括水中折射型、海面反射型、海面-海底反射型以及海底反射型；

步骤3：根据海完整声道中的下反转点会聚区中的声线水平距离，确定焦散线的位置；

步骤4：根据焦散线的位置，在伪彩图上画出焦散线的几何图像，并与传播损失伪彩图的会聚效应区域进行对比，完成对深海完整声道中会聚区类型进行分类。

优选地，所述步骤1具体为：

步骤1.1：利用射线简正波获得特定声速剖面下声线水平距离随深度的关系，针对深海典型声速剖面Munk剖面进行分析，通过下式表示Munk剖面的声速模型c(z)：

c(z)＝c₀{1+ε[e^-η-(1-η)]}

η＝2(z-z₀)/B

其中，η为Munk声速剖面常数，z为深度，z₀为声道轴的深度，B为波导宽度，c₀为声速极小值，ε为偏离极小值的量级；

步骤1.2：在分层介质条件下，位于x＝0，z＝z_s处，确定初始角为α₀的声线经过的水平距离，通过下式表示所述水平距离：

其中，x为声线经过的水平距离，z_s为声源深度，n(z)＝c₀/c(z)为折射率。