【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及海洋環境領域的聲傳播技術，具體涉及一種構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法及系統。
技術介紹
1、聲波是目前唯一能在水下遠距離傳播的能量形式，在多個領域扮演著至關重要的角色，包括水下目標探測、信息傳輸、海洋環境監測以及海洋資源的開發。水下聲傳播特性對于精確的目標定位、有效檢測、可靠的水下通信以及水下對抗活動都具有決定性的影響，其中水聲傳播損失特性會決定聲納的作用距離。海洋環境對水聲傳播損失特性有著顯著的影響，進而影響聲納效能的發揮。內孤立波是廣泛存在于全球海洋中一種常見的非線性、大振幅波動現象，具有周期短、流速快的特征，在水平方向的空間尺度可達十幾千米，而在垂直方向振幅可達幾百米。內孤立波能夠劇烈擾動水體中的溫鹽分布，使聲速剖面產生明顯的距離依賴性，導致聲波在內孤立環境中產生模態耦合現象，進而引起聲傳播特性產生異常變化，如聲傳播損失起伏、聲場空時相關性下降等。研究內孤立聲傳播損失特征規律，可以為聲吶探測能力提高、水下潛航器路徑規劃提供輔助決策等，對實現水聲設備與海洋環境的最優適配，以及最大化水聲設備的效能，具有極其重要的意義。目前，研究內孤立波對聲傳播特性影響的方法主要包括實測數據分析法、數值仿真分析法等。利用水聲接收陣和溫度鏈等儀器對內孤立波環境下聲傳播損失數據直接進行觀測進而得到內孤立波對聲傳播特征的方法準確性較高，但存在數據量不足、實施成本高昂等問題。數值仿真法可以通過設置內孤立波特征參數模擬內孤立波結構，結合相關海域聲學環境，獲取內孤立波環境下聲傳播特性數據。近年來，kdv方程（詳見文獻：apel,
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法及系統，本專利技術旨在基于內孤立波特征參數對聲傳播損失的影響提升海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性數據的準確性。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：
3、一種構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，包括下述步驟：
4、獲取指定仿真海洋區域的聲學環境參數構建海洋聲學環境；
5、根據內孤立波特征參數構建多種內孤立波結構；
6、將海洋聲學環境、內孤立波結構結合構建得到多種內孤立環境模型；
7、設置聲源和接收器，基于內孤立環境模型和設置的聲源和接收器采用kraken模型計算聲場得到各種內孤立環境模型的聲傳播損失；
8、對比分析各種內孤立環境模型的聲傳播損失得到內孤立波對聲傳播損失特征影響；
9、所述根據內孤立波特征參數構建多種內孤立波結構包括：首先根據內孤立波數目、內孤立波幅度和內孤立波極性來確定內孤立波結構類型，所述內孤立波數目對應孤子和波列兩種類型的內孤立波結構，所述內孤立波幅度對應大幅度內孤立波和小幅度內孤立波兩種類型的內孤立波結構，所述內孤立波極性對應凹型內孤立波和凸型內孤立波兩種類型的內孤立波結構；然后根據內孤立波結構類型結合下式所示的kdv方程構建多種內孤立波結構：
10、，
11、上式中，為內孤立波幅度，為初始的內孤立波幅度，為雙曲正割函數，為內孤立波的移動速度，為初始時間，為當前時間，為內孤立波的特征寬度。
12、可選地，所述指定仿真海洋區域的聲學環境參數包括指定仿真海洋區域的海水聲速、海底聲速、海底密度和海底吸收系數。
13、可選地，所述海底聲速包括躍層上聲速、躍層聲速和躍層下聲速。
14、可選地，所述將海洋聲學環境、內孤立波結構結合構建得到多種內孤立環境模型包括：將內孤立波結構輸入海洋聲學環境使得內孤立波結構對垂直方向上海水聲速分布造成擾動的內孤立環境模型，且內孤立環境模型中聲速場分布的函數表達式為：
15、，
16、，
17、上式中，為聲速場分布函數，為半徑，為深度，為躍層上海水速度，為躍層下海水速度，為上層海水深度，為下層海水深度，為過渡層厚度，為躍層海水聲速梯度，為底層水體的深度邊界。
18、可選地，所述設置聲源和接收器，基于內孤立環境模型和設置的聲源和接收器采用kraken模型計算聲場得到各種內孤立環境模型的聲傳播損失包括：設置聲源的聲源頻率、聲源位置和聲源深度，設置接收器的接收器位置和接收器深度；基于內孤立環境模型和設置的聲源和接收器采用kraken模型計算聲場；根據下式將聲場計算得到的聲壓轉換為聲傳播損失：
19、，
20、上式中，為聲傳播損失，為聲壓，為半徑，為深度。
21、可選地，所述對比分析各種內孤立環境模型的聲傳播損失得到內孤立波對聲傳播損失特征影響包括：針對內孤立波數目對應孤子和波列兩種類型的內孤立波結構對應的內孤立環境模型，分別獲取躍層上和躍層下不同距離對應的聲傳播損失，并構建不同距離對應的聲傳播損失的曲線以評估內孤立波對聲傳播損失特征影響；針對內孤立波幅度對應大幅度內孤立波和小幅度內孤立波兩種類型的內孤立波結構對應的內孤立環境模型，分別獲取躍層上和躍層下不同距離對應的聲傳播損失，并構建不同距離對應的聲傳播損失的曲線以評估內孤立波對聲傳播損失特征影響；針對內孤立波極性對應凹型內孤立波和凸型內孤立波兩種類型的內孤立波結構對應的內孤立環境模型，分別獲取躍層上和躍層下不同距離對應的聲傳播損失，并構建不同距離對應的聲傳播損失的曲線以評估內孤立波對聲傳播損失特征影響。
22、此外，本專利技術還提供一種構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的系統，包括相互連接的微處理器和存儲器，所述微處理器被編程或配置以執行所述構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法。
23、此外，本專利技術還提供一種計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序或指令，該計算機程序或指令被編程或配置以通過處理器執行所述構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法。
24、此外，本專利技術還提供一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，該計算機程序或指令被編程或配置以通過處理器執行所述構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法。
25、和現有技術相比，本專利技術主要具有下述優點：本專利技術方法包括根據指定的海洋區域選取海聲學環境參數；根據選取聲學環境參數構成海洋聲學環境；根據輸入的內孤立波特征參數構建內孤立波結構；設置內孤立環境模型中設置聲源和接收器條件；基于kraken模型計算聲場并得到聲傳播損失結果；對比分析不同內孤立環境中聲傳播損失結果，得到內孤立波對聲傳播損本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，其特征在于，包括下述步驟：
2.根據權利要求1所述的構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，其特征在于，所述指定仿真海洋區域的聲學環境參數包括指定仿真海洋區域的海水聲速、海底聲速、海底密度和海底吸收系數。
3.根據權利要求2所述的構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，其特征在于，所述海底聲速包括躍層上聲速、躍層聲速和躍層下聲速。
4.根據權利要求1所述的構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，其特征在于，所述將海洋聲學環境、內孤立波結構結合構建得到多種內孤立環境模型包括：將內孤立波結構輸入海洋聲學環境使得內孤立波結構對垂直方向上海水聲速分布造成擾動的內孤立環境模型，且內孤立環境模型中聲速場分布的函數表達式為：
5.根據權利要求4所述的構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，其特征在于，所述設置聲源和接收器，基于內孤立環境模型和設置的聲源和接收器采用kraken模型計算聲場得到各種內孤立環境模型的聲傳播損失包括：設置聲源的聲源頻率、聲源位置和聲源深度，設置
6.根據權利要求1所述的構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，其特征在于，所述對比分析各種內孤立環境模型的聲傳播損失得到內孤立波對聲傳播損失特征影響包括：針對內孤立波數目對應孤子和波列兩種類型的內孤立波結構對應的內孤立環境模型，分別獲取躍層上和躍層下不同距離對應的聲傳播損失，并構建不同距離對應的聲傳播損失的曲線以評估內孤立波對聲傳播損失特征影響；針對內孤立波幅度對應大幅度內孤立波和小幅度內孤立波兩種類型的內孤立波結構對應的內孤立環境模型，分別獲取躍層上和躍層下不同距離對應的聲傳播損失，并構建不同距離對應的聲傳播損失的曲線以評估內孤立波對聲傳播損失特征影響；針對內孤立波極性對應凹型內孤立波和凸型內孤立波兩種類型的內孤立波結構對應的內孤立環境模型，分別獲取躍層上和躍層下不同距離對應的聲傳播損失，并構建不同距離對應的聲傳播損失的曲線以評估內孤立波對聲傳播損失特征影響。
7.一種構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的系統，包括相互連接的微處理器和存儲器，其特征在于，所述微處理器被編程或配置以執行權利要求1～6中任意一項所述構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法。
8.一種計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質中存儲有計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被編程或配置以通過處理器執行權利要求1～6中任意一項所述構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法。
9.一種計算機程序產品，包括計算機程序或指令，其特征在于，該計算機程序或指令被編程或配置以通過處理器執行權利要求1～6中任意一項所述構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，其特征在于，包括下述步驟：
2.根據權利要求1所述的構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，其特征在于，所述指定仿真海洋區域的聲學環境參數包括指定仿真海洋區域的海水聲速、海底聲速、海底密度和海底吸收系數。
3.根據權利要求2所述的構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，其特征在于，所述海底聲速包括躍層上聲速、躍層聲速和躍層下聲速。
4.根據權利要求1所述的構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，其特征在于，所述將海洋聲學環境、內孤立波結構結合構建得到多種內孤立環境模型包括：將內孤立波結構輸入海洋聲學環境使得內孤立波結構對垂直方向上海水聲速分布造成擾動的內孤立環境模型，且內孤立環境模型中聲速場分布的函數表達式為：
5.根據權利要求4所述的構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，其特征在于，所述設置聲源和接收器，基于內孤立環境模型和設置的聲源和接收器采用kraken模型計算聲場得到各種內孤立環境模型的聲傳播損失包括：設置聲源的聲源頻率、聲源位置和聲源深度，設置接收器的接收器位置和接收器深度；基于內孤立環境模型和設置的聲源和接收器采用kraken模型計算聲場；根據下式將聲場計算得到的聲壓轉換為聲傳播損失：
6.根據權利要求1所述的構建海洋內孤立波影響水下聲傳播損失特性的方法，其特征在于，所述對比分析各種內孤立環境模型的聲傳播損失得到...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張永垂，劉卓龍，洪梅，汪洋，韓開鋒，胡王江，王寧，閆恒乾，張運祥，
申請(專利權)人：中國人民解放軍國防科技大學，
類型：發明
國別省市：
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