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高速运动声呐海底宽带混响建模与仿真

杨佳宜 杨云川 李永胜 石磊 杨向锋

杨佳宜, 杨云川, 李永胜, 等. 高速运动声呐海底宽带混响建模与仿真[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(2): 285-290 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0003
引用本文: 杨佳宜, 杨云川, 李永胜, 等. 高速运动声呐海底宽带混响建模与仿真[J]. 水下无人系统学报, 2023, 31(2): 285-290 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0003
YANG Jiayi, YANG Yunchuan, LI Yongsheng, SHI Lei, YANG Xiangfeng. Subsea Broadband Reverberation Modeling and Simulation of High-speed Motion Sonar[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2023, 31(2): 285-290. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0003
Citation: YANG Jiayi, YANG Yunchuan, LI Yongsheng, SHI Lei, YANG Xiangfeng. Subsea Broadband Reverberation Modeling and Simulation of High-speed Motion Sonar[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2023, 31(2): 285-290. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0003

高速运动声呐海底宽带混响建模与仿真

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2022-0003
详细信息
    作者简介:

    杨佳宜(1999-), 女, 在读硕士, 主要研究方向为声自导信号处理技术

  • 中图分类号: TJ630.34

Subsea Broadband Reverberation Modeling and Simulation of High-speed Motion Sonar

  • 摘要: 海底混响是鱼雷在声速近似满足负梯度分布的浅海水域进行目标探测时的主要干扰源。为了准确、便捷、可复现地获得混响信号, 并研究其统计特性, 文中提出一种基于Bellhop模型的高速运动声呐海底宽带混响仿真方法。该方法先将对混响有贡献的海底区域划分为若干个不均匀的散射单元, 计算每个单元的散射特征函数, 其中传播损失通过Bellhop模型计算; 再基于网络模型仿真得到包含幅值、相位与多普勒频移等主要影响因子的海底混响模拟信号。最后, 对仿真信号与实航信号进行时频域分析及相似性比较。结果表明, 以仿真信号与实测数据瞬时值的概率密度分布的点积比为评价标准, 文中的方法与实航数据相似度明显提高, 验证了模型的有效性。

     

  • 图  1  海底混响网络模型框架图

    Figure  1.  Frame diagram of the subsea reverberation network model

    图  2  海底混响模型几何结构图

    Figure  2.  Geometric diagram of the subsea reverberation model

    图  3  不同方法得到的传播损失

    Figure  3.  Transmission loss obtained by different methods

    图  4  混响仿真流程图

    Figure  4.  Flow chart of reverberation simulation

    图  5  仿真信号时域波形

    Figure  5.  Time domain waveform of the simulated signal

    图  6  6×6平面阵的3D波束方向图

    Figure  6.  3D beam pattern of 6×6 planar array

    图  7  CW仿真信号时频分布图

    Figure  7.  Time-frequency distribution diagram of CW simulation signal

    图  8  LFM仿真信号时频分布图

    Figure  8.  Time-frequency distribution diagram of LFM simulation signal

    图  9  CW仿真信号与实测信号瞬时值的概率密度

    Figure  9.  Probability density of instantaneous values of CW simulated and measured signals

    图  10  LFM仿真信号与实测信号瞬时值的概率密度

    Figure  10.  Probability density of instantaneous values of LFM simulated and measured signals

    表  1  不同方法仿真信号与实测信号PDF点积比

    Table  1.   Dot product ratio of simulation signals and measured signals for different methods

    方法仿真与实测信号PDF点积比
    CW信号LFM信号
    改进前0.230.27
    改进后0.840.93
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-06-17
  • 修回日期:  2022-07-25
  • 录用日期:  2022-08-09

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