[发明专利]一种水下航行体收发合置时域时频分布特性仿真评估方法

说明书

本发明提供一种水下航行体收发合置时域时频分布特性仿真评估方法，包括确定水下航行体几何模型参数、确定特定入射角度下时域声波信息并转化为入射频域信号、确定入射点和接收点的坐标、评估水下航行体外壳在该入射角度和指定接收角度下不同频率时的反射系数和透射系数、根据水下航行体的壳体形式建立模型计算目标频域传递函数；处理目标频域传递函数与入射频域信号得到水下航行体收发合置时频分布特性，并与指标要求进行对比得出评估结论。本发明以水下航行体几何模型、材料参数和入射信号作为输入，实现了水下航行体收发合置时频分布特性指标评估。

技术领域

本发明涉及水下航行体声隐身论证和评估技术领域，尤其涉及一种适用于水下航行体收发合置时频分布特性评估的方法。

背景技术

目前，国内外针对水下航行体收发合置时频分布特性评估的方法尚未建立基于定量计算或仿真的分析方法。在水下航行体总体方案设计阶段，水下航行体总体方案设计成果包括总体方案设计说明书、基本结构设计说明书、型线图、基本结构图、总布置图、附体结构图等文件和图纸资料，与水下航行体总体方案相关的水下航行体内外壳结构、基座结构和舷间结构等形式、尺寸、壳体厚度等参数信息已初步明确，因此，以这些参数和入射信号为输入建立一种水下航行体收发合置时频分布特性评估，实现对水下航行体时频分布特性指标实现风险定量评估，对水下航行体声隐身具有重要的实际应用价值。

发明内容

发明目的：在总体方案设计阶段，根据水下航行体总体设计方案，利用 Kirchhoff近似，以某角度收发合置目标特性数据和入射信号为输入，评估时频分布特性，并与指标要求对比，实现对时频分布特性指标可达性风险评估。

技术方案:一种水下航行体收发合置时域时频分布特性仿真评估方法，包括以下步骤：

步骤1.分析水下航行体总体方案设计成果并梳理结构建模参数建立几何仿真模型；

分析水下航行体总体方案设计成果，包括总体方案设计说明书、基本结构设计说明书、型线图、基本结构图、总布置图等文件和图纸资料，与水下航行体总体方案相关的水下航行体内外壳结构等形式、尺寸、壳体厚度等参数；根据相关数据参数，采用三维建模方法建立水下航行体结构实尺度几何仿真模型，该几何仿真模型包括内外壳体形式、结构、尺寸等；该几何仿真模型不需建立成含厚度参数的实体模型，只需建立成壳模型，且优选将坐标原点调整为所述几何仿真模型的几何声中心。

步骤2.确定入射角度下时域声波信息，并将入射时域声波信息转换为入射频域声波信号；

入射时域声波信息包括：设定入射时域脉冲信号种类、频率和脉宽、采样频率以及发射间隔，从而获得入射时域声波信号，对于该角度下的确定时域声波信息入射信号x(t)，通过傅里叶变换变成频域信号X(f)；

步骤3.建立坐标系确定入射/接收角度的坐标并采用水平方位角和入射/接收点与水下航行体的等效几何声学中心之间距离进行描述；

用坐标的形式，以水下航行体的等效几何中心为原点建立坐标系，用水平方位角在水平面上表示入射点和接收点的坐标；发射/接受点必须同时满足远场条件，即观察点距水下航行体等效几何声中心的距离r不小于水下航行体总长L 的平方与声波长λ的比值；入射声波为点声源，在远场条件下，到达目标位置时近似为平面波；散射声波视为水下航行体壳体的二次辐射。

步骤4.根据水下航行体的外壳壁厚、材料，评估水下航行体外壳在不同频率下的反射系数和透射系数；

一般水下航形体的结构多为单壳体或者双层壳体结构，其反射系数和透射系数可以归结为分层弹性介质声传播理论，对于任一层介质，把声波势函数可以定义成纵波势函数和弯曲波势函数表达的形式对相邻两层的介质的声压，进而推导出声反射和声透射系数；

步骤5.根据水下航行体的壳体形式，即单壳体结构或双壳体结构两种形式，以及外壳反射系数和透射系数，建立目标频域传递函数总体评估模型，计算出目标频域传递函数；