[发明专利]水下运动声源动态声场模拟计算方法及系统

权利要求书

1.一种水下运动声源动态声场模拟计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，获取预设运动声源的运动范围和声场模拟范围，以建立声源坐标系，并划分接收水听器的网格点，其中，所述声源坐标系为二维直角坐标系xoz，x轴方向为水平方向，正方向向右，z轴方向为深度方向，正方向指向海底，第i个网格点的接收水听器位置为(x_ri,y_ri,z_ri)，0≤i≤M-1，M为所述水听器的个数；

步骤S2，采集所述预设运动声源的发射信号，并进行降采样处理获得运动轨迹s(n)，0≤n≤N-1，N为所述运动轨迹s(n)的长度；

步骤S3，对所述运动轨迹s(n)进行插值，得到声源位置序列[x_s(n),y_s(n),z_s(n)]，0≤n≤N-1；

步骤S4，令i＝0，n＝0，计算第i个网格点上的水听器对应时刻n时，水听器位置(x_ri,y_ri,z_ri)与声源位置[x_s(n),y_s(n),z_s(n)]之间的信道冲激响应h_in(t)，0≤t≤T-1，T为信道冲激响应长度；

步骤S5，计算第i个网格点上的水听器对应时刻n时，接收信号时间序列r_i(t)＝r_i(t)+s(n)×h_in(t-n)，0≤t≤L-1，再迭代执行步骤S4-步骤S5，直至n＝N，得到第i个网格点上的接收信号时间序列，其中，L为时间序列的长度L≥T+N-1，初始值为0，其中，s(n)为对应时刻n发射信号的幅度值，是一个标量，h_in(t-n)为信道冲激响应h_in(t)延时n个时刻，并填充多个零的结果，是一个长度为L的序列；

步骤S6，令i＝i+1，n＝0，将接收水听器位置更改为下一个网格点，迭代执行步骤S4-步骤S5，直至i＝M，完成所有网格点上接收信号时间序列的计算；

步骤S7，将所有网格点计算得到的接收信号时间序列r₀(t)，…，r_i(t)，…，r_M-1(t)按空间位置进行组合，起始时刻对齐，最终得到所述预设运动声源激发的动态声场模拟计算结果。

2.根据权利要求1中所述的水下运动声源动态声场模拟计算方法，其特征在于，所述降采样后的s(n)对应的采样率fs≥2.5×f_H，其中，f_H为所述运动轨迹s(n)中发射信号的最高频率。

3.根据权利要求1中所述的水下运动声源动态声场模拟计算方法，其特征在于，所述步骤S3插值过程中需使所述运动轨迹s(n)的采样率与发射信号的采样率fs相等，且长度同样为所述运动轨迹s(n)的长度N。

4.根据权利要求1中所述的水下运动声源动态声场模拟计算方法，其特征在于，所述步骤S4中利用声传播模型计算所述信道冲激响应h_in(t)，其中，所述信道冲激响应h_in(t)的采样率与发射信号的采样率fs相等，且为信道冲激响应长度T应大于信道的最后一个多途到达时刻。