[发明专利]通用声纳信号模拟系统及其应用

说明书

提供了通用声纳信号模拟方法，包括：获取待模拟目标的形式X，利用逻辑回归预测模型得到同所述目标的形式对应的目标声源特征Y；获取所述目标与采集所述目标的声纳在地球坐标的位置；根据所述地球坐标的位置获取所述目标与所述声纳所处的海区以及所述海区的海区环境数据；根据所述海区环境数据生成所述海区的海区环境声场模型；获取所述声纳的配置信息，根据所述海区的声场模型与所述目标声源特征计算代表所述声纳接收的目标声音的模拟信号的数据。

技术领域

本申请属于水声探测仿真技术领域，尤其涉及通用声纳信号模拟系统及其应用。

背景技术

水声探测设备升级更新、功能迭代需求日益加剧，声纳系统作为水声探测设备中作为重要的组成部分，其研制过程历时较长，且性能验证阶段需要大量的湖试、海试等测试环节。声纳信号模拟系统是用于声纳整机调试和性能指标测试的主要数据依据，可以大大缩短声纳研制周期，减少湖试、海试次数。所以，声纳信号模拟技术具有重要意义。

传统声纳信号模拟系统存在结构复杂、可靠性差、可调范围窄的问题，且每生产一型声纳装备，所匹配的声纳信号模拟系统均需要重新设计、研制。传统声纳信号模拟系统中对海洋环境要素变化的体现微乎其微，而多变的海洋环境要素是声纳装备性能指标最为主要的影响因素。因此，希望提供通用声纳信号模拟系统以解决现有技术中存在的问题。

现有的海洋数据同化技术，将不同空间、时间、观测手段获得的海洋数据与数学模型结合，以提供指定海区的环境数据(温度、盐度、深度、风速等)。MODAS(Modular OceanData Assimilation System)模块化海洋数据同化系统是美国海军用来确定全球海洋三维温度和盐度场的主要工具。MODAS通过同化卫星遥感测得的海面温度和海面高度，产生一种动态气候态，能够更接近地预报出海洋的真实状况(https://journals.ametsoc.org/view/journals/atot/19/2/1520-0426_2002_019_0240_tmodas_2_0_co_2.xml)。国内也有多家基于卫星遥感数据的海洋同化数据供应商。海洋同化数据为模拟特定海区的环境特征提供了可能，并进而能支持模拟特定海区环境对声纳信号的影响。

发明内容

针对现有技术未融合海洋环境信息的现状，本发明的目的在于提出基于卫星遥感数据的海洋数据同化数据的声场模拟解决方案，解决针对声纳信号模拟环境要素影响效应引入的问题。

针对现有技术未实现目标声源信号融合海洋传播效应的现状，本发明的目的在于提出一种基于多种声场模型自适应拟合信号模拟解决方案，解决针对目标信号特性通过环境要素影响的声场传播效应下的声纳信号模拟问题。

针对现有技术未实现目标特性综合模拟的现状，本发明目的在于提出基于特征分析提取拟合逼近叠加仿真解决方案，解决针对目标信号中特征分量的重构问题。

针对现有技术未实现通用声纳平台参数一体化配置的现状，本发明的目的在于提出基于通用一体化参数交互界面解决方案，解决针对不同声纳平台基阵阵型、阵元间距、工作频段、信号处理算法等多个影响信号生成的相关参数一体化配置问题。

针对现有技术成本高的现状，本发明的目的在于提出一种基于GPU异构并行计算硬件平台信号仿真应用解决方案，解决针对传统信号处理机计算算力与硬件成本间的冲突问题。

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种通用声纳信号模拟系统。该通用声纳信号模拟系统，基于通用模块化设计思路，实现融合海洋环境多影响要素信息、针对特定目标进行特征级信号模拟、叠加环境声场传播效应综合作用影响、提供通用声纳一体化配置平台、综合利用并行计算硬件支撑实现声纳阵元域信号、波束域信号模拟仿真。