【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
：本專利技術(shù)屬于水聲學和水聲信號處理，具體涉及一種聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法。
技術(shù)介紹
0、
技術(shù)介紹
：
1、縮比試驗是研究水下目標聲散射特性和主動聲納目標探測性能的一種等效試驗方法。利用目標縮比模型，可在水池或湖上開展針對實艇海上試驗的可控和可重復性縮比試驗驗證研究，降低實測試驗條件下的探測性能驗證復雜度。縮比試驗的開展要求保證聲學相似性，從而獲得和實際海洋環(huán)境中等價的聲場傳播規(guī)律和目標回波特性。現(xiàn)階段，水聲縮比試驗主要圍繞對實艇目標的幾何縮比開展，并根據(jù)聲學相似性原則提高發(fā)射信號頻率使ka保持不變，從而根據(jù)等效目標的聲散射特性獲得實艇目標的聲散射特性。由于在目標聲散射特性測量過程中可以去除水聲信道的影響，縮比試驗中聲速的變化可以忽略。
2、針對目標探測性能的縮比試驗驗證則要求水聲環(huán)境聲速剖面保持一致，避免縮比后聲壓變化引入的誤差。然而在實際縮比試驗開展過程中，實際海洋環(huán)境和湖/實驗室波導中的水聲聲速剖面難以保證完全相同，縮比后水聲環(huán)境的變化，尤其是聲速剖面的改變將使縮比試驗聲壓在水平距離上產(chǎn)生誤差，導致依賴距離傳播損失的探測性能驗證能力下降。
技術(shù)實現(xiàn)思路
0、
技術(shù)實現(xiàn)思路
：
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是，提供一種聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法，該方法基于簡正波模型提出了一種水平距離維聲壓補償方法，通過計算與聲速失配大小有關(guān)的聲壓距離相位補償因子，實現(xiàn)對聲速剖面線性失配導致的聲壓誤差的非線性補償，可有效解決聲速剖面線性失配導致的
2、本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是，提供一種聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法，包括以下步驟，
3、步驟一：確定縮比系數(shù)n，對非縮比試驗環(huán)境的水聲環(huán)境幾何參數(shù)進行1/n縮放，確定無聲速失配時縮比試驗參數(shù)；
4、步驟二：根據(jù)非縮比試驗環(huán)境和縮比試驗環(huán)境聲速剖面計算聲速失配量大小δc，計算無聲速失配環(huán)境中聲速剖面的平均值c0作為參考聲速；
5、步驟三：設置聲速失配修正系數(shù)α，計算聲壓場距離相位補償系數(shù)β；
6、步驟四：根據(jù)距離相位補償系數(shù)β確定補償后縮比試驗聲壓場的距離相位項對水平距離r′重采樣，獲得新的水平距離采樣
7、步驟五：根據(jù)水平距離采樣確定補償后縮比試驗聲壓數(shù)據(jù)的表達式，計算補償后聲壓數(shù)據(jù)；
8、步驟六：利用簡正波模型生成非縮比試驗環(huán)境中的聲壓數(shù)據(jù)，計算補償前后聲壓幅度的均方根誤差和補償增益；
9、步驟七：根據(jù)距離相位補償增益調(diào)整聲速失配修正系數(shù)α，確定是否對縮比試驗聲壓數(shù)據(jù)再次補償。
10、作為優(yōu)選，步驟一具體操作如下，假設實際目標半徑為a，在保證聲學參數(shù)ka不變的條件下，縮比目標模型的半徑為a′，此時縮比系數(shù)計算公式為
11、n＝a/a′,
12、則無聲速失配時的縮比試驗參數(shù)為
13、h′＝h/n,
14、z′s＝zs/n,
15、z′＝z/n,
16、r′＝r/n,
17、其中，h，zs，z，r分別為非縮比試驗中的水深，聲源深度，接收深度和接收水平距離；h′，z′s，z′，r′分別為縮比試驗中的水深，聲源深度，接收深度和接收水平距離。
18、作為優(yōu)選，步驟二具體操作如下，假設無聲速失配縮比試驗環(huán)境中的聲速剖面為c(z)，實際縮比試驗環(huán)境中聲速剖面為c′(z)，對聲速剖面進行平滑擬合處理后，聲速失配量大小計算為
19、δc＝c′(z)-c(z)
20、參考聲速c0的計算公式為
21、
22、作為優(yōu)選，步驟三具體操作如下：在縮比試驗中聲速失配為δc條件下，水平波數(shù)滿足關(guān)系
23、
24、其中，ω′為縮比試驗中聲源角頻率，為無聲速失配時縮比試驗聲壓場水平波數(shù)，k′zm為對應的垂直波數(shù)，聲速失配程度δ＝δc/c0；α為聲速失配修正系數(shù)，用于補償水平波數(shù)線性近似過程引入的誤差；當聲速失配量較小時，聲速失配修正系數(shù)初始值設為α＝1；由此，聲壓場距離相位補償系數(shù)計算為
25、
26、作為優(yōu)選，步驟四中，在確定距離相位補償系數(shù)β后，有無聲速失配時的縮比試驗聲壓距離傳播相位項滿足關(guān)系
27、
28、其中，水平距離采樣為復數(shù)的虛部單位。
29、作為優(yōu)選，步驟五中，無聲速失配條件下，縮比試驗聲壓場表達式為
30、
31、其中，ψ′m(·)為縮比試驗環(huán)境中激發(fā)的第m號模深度函數(shù)，m為縮比試驗環(huán)境中聲源激發(fā)的簡正波模總數(shù)，ρ(z′s)為聲源深度的水體密度，通常取1g/cm3；當存在聲速失配時，縮比試驗聲壓表達式為
32、
33、利用步驟四中距離相位補償關(guān)系，補償后縮比試驗聲壓表達式可寫為
34、
35、對距離相位項進行補償可抵消聲速失配導致的水平距離上聲壓誤差。
36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點：
37、針對目前聲速失配導致的水聲縮比試驗聲壓在水平距離上不準確的問題，給出了一種聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法。該方法利用簡正波模型建立聲壓場表達式，獲得縮比環(huán)境中聲速失配大小與水平波數(shù)變化之間的映射關(guān)系，再將水平波數(shù)的變化映射到聲壓場在水平距離上距離相位項的變化，確定距離相位補償系數(shù)，最后利用非線性插值方法對聲壓數(shù)據(jù)進行補償，從而獲取與非縮比試驗環(huán)境中一致的聲壓數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果表明，本專利技術(shù)在不同頻率和不同聲速失配大小等兩方面均可獲得符合要求的聲壓數(shù)據(jù)，證明本方法可以降低縮比試驗中聲速剖面不一致導致的聲壓誤差，為縮比試驗探測性能驗證提供準確的聲壓數(shù)據(jù)。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法，其特征在于：包括以下步驟，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法，其特征在于：步驟一具體操作如下，假設實際目標半徑為a，在保證聲學參數(shù)ka不變的條件下，縮比目標模型的半徑為a′，此時縮比系數(shù)計算公式為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法，其特征在于：步驟二具體操作如下，假設無聲速失配縮比試驗環(huán)境中的聲速剖面為c(z)，實際縮比試驗環(huán)境中聲速剖面為c′(z)，對聲速剖面進行平滑擬合處理后，聲速失配量大小計算為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法，其特征在于：步驟三具體操作如下：在縮比試驗中聲速失配為Δc條件下，水平波數(shù)滿足關(guān)系
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法，其特征在于：步驟四中，在確定距離相位補償系數(shù)β后，有無聲速失配時的縮比試驗聲壓距離傳播相位項滿足關(guān)系
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法，其特征在于：步驟五中，無聲速失配條件下，縮比試驗聲壓場表達式為
【技術(shù)特征摘要】
1.一種聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法，其特征在于：包括以下步驟，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法，其特征在于：步驟一具體操作如下，假設實際目標半徑為a，在保證聲學參數(shù)ka不變的條件下，縮比目標模型的半徑為a′，此時縮比系數(shù)計算公式為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聲速失配時的縮比試驗聲壓補償方法，其特征在于：步驟二具體操作如下，假設無聲速失配縮比試驗環(huán)境中的聲速剖面為c(z)，實際縮比試驗環(huán)境中聲速剖面為c′(z)，對聲速剖面進行平滑擬合...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王賀，馬文博，谷新禹，王棟梁，王方勇，
申請(專利權(quán))人：中國船舶集團有限公司第七一五研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。