[发明专利]一种基于简正波理论的矢量声场信号模型计算方法及装置

说明书

一种基于简正波理论的矢量声场信号模型计算方法及装置，涉及矢量通道时域信号领域。为解决现有技术中存在的，差分方法预报的质点振速与网格大小相关，计算效率降低，计算得到的矢量场相位存在误差；根据矢量水听器处来波方向计算矢量场信号的方法，其结果忽略了海洋波导的影响，与实际海洋信道传播结果存在更大的误差的问题，本发明提供的技术方案为：矢量通道时域信号模型获取方法，方法包括：采集接收信号所在区域的矢量声场模型；根据模型，得到水生信道的冲激响应函数模型；根据冲激响应函数模型，得到接收信号所在区域矢量通道时域信号模型。适用于高斯脉冲噪声下弱线谱检测和重构的工作中。适用于矢量通道时域信号模型获取的工作中。

技术领域

涉及矢量通道时域信号领域，具体涉及一种基于简正波理论的矢量声场信号模型计算。

背景技术

随着矢量水听器技术的发展，基于矢量场特征的测向算法正得到广泛的研究与应用。考虑到矢量水听器的应用场景主要在于海洋环境中，海洋波导的特征也应得到关注，因此，需要一种兼顾海洋波导特征与矢量水听器测向算法的矢量场时域信号模型计算方法。

国内外学者对矢量场的仿真计算一般分为两种方法。一种是主要针对矢量场能量传播特征，利用声压与质点振速之间的联系即Euler公式，沿不同方向对声压进行差分运算，进而得到不同方向的质点振速；另一种是针对矢量水听器(阵)的特性研究，利用声压与质点振速的三角函数关系，代入在水听器(阵)处的来波方向角度，以此计算得到矢量水听器各通道的时域信号。但这两条方法有以下不足：差分方法预报的质点振速与网格大小相关，网格越细，质点振速的预报精度越高，但这样往往会造成计算量增加，计算效率降低问题，同时，差分方法不适用于复数形式的声压场，计算得到的矢量场相位存在误差；根据矢量水听器处来波方向计算矢量场信号的方法，其计算方式得到了大大的简化，但是其结果忽略了海洋波导的影响，与实际海洋信道传播结果存在更大的误差。

发明内容

为解决现有技术中存在的，差分方法预报的质点振速与网格大小相关，网格越细，质点振速的预报精度越高，但这样往往会造成计算量增加，计算效率降低问题，同时，差分方法不适用于复数形式的声压场，计算得到的矢量场相位存在误差；根据矢量水听器处来波方向计算矢量场信号的方法，其计算方式得到了大大的简化，但是其结果忽略了海洋波导的影响，与实际海洋信道传播结果存在更大的误差的问题，本发明提供的技术方案为：

一种基于简正波理论的矢量声场信号模型计算方法，所述方法包括：

步骤1：采集接收信号所在区域的矢量声场模型；

步骤2：根据所述模型，得到水声信道的冲激响应函数模型；

步骤3：根据所述冲激响应函数模型，得到所述接收信号所在区域矢量通道时域信号模型。

进一步，提供一个优选实施方式，所述步骤1中，矢量声场模型包括：海洋导波的简正波表达式和质点振速场。

进一步，提供一个优选实施方式，所述矢量声场模型的获取方式为：根据声压场的简正波模型，基于欧拉公式计算。

进一步，提供一个优选实施方式，所述步骤2具体为：根据所述矢量声场模型，得到海洋波导中水声信道频域上的矢量场系统函数模型，再采用逆傅里叶变换的方法，得到水声信道的冲激响应函数。

进一步，提供一个优选实施方式，所述逆傅里叶变换的过程中，宽带特征和时间特征根据时间与频率的物理分分辨率调整。

进一步，提供一个优选实施方式，所述步骤3具体为：根据所述水声信道矢量场冲激响应函数模型，将声源发射信号与信道函数卷积得到接收信号所在区域矢量通道时域信号模型。

基于同一发明构思，本发明还提供了一种基于简正波理论的矢量声场信号模型计算装置，所述装置包括：

模块1：用于采集接收信号所在区域的矢量声场模型；