收发深度变化对浅海混响的影响研究*

海洋中,由于种种原因可能造成声呐发射深度或接收深度发生变化,针对这一问题,研究了水听器的晃动给混响强度带来的影响.在波束位移射线简正波理论的基础上推导了浅海混响模型,仿真比较了负跃层浅海情况发射深度或接收深度上下变化1m时(小幅度变化)的混响衰减曲线,结果表明发射深度或接收深度上下变化Im时对混响衰减曲线的影响不大.可以认为水听器小幅度晃动时浅海混响相对于声源深度及接收深度是稳定的.     

浅海混响的建模与预报

建立了独立于传播模型之外的统一的浅海混响计算模型,分别给出基于简正波理论和波束跟踪理论的模型表达式.结合仿真算例和实验数据,进行了基于这两种理论的模型计算结果比较分析和实验验证.结果表明,统一的混响计算模型有利于基于不同的传播模型进行混响强度的计算,且具有明晰的物理意义;基于简正波理论与波束跟踪理论的模型计算结果吻合,使用这两种方法都能很好地预报实验结果.     

收发合置情况下海底混响仿真

为了实现收发合置情况下海底混响时间序列仿真,提出了一种混合模型方法。该方法将点散射模型方法与单元散射模型方法混合使用,既能够克服单元散射模型方法中高斯分布假设带来的计算误差,又能够克服点散射模型方法计算复杂的问题。针对窄带发射信号,为了便于计算,设计了一种适用于任意采样率的基于复包络的混响信号仿真方法。最后,通过仿真试验证实了仿真方法的有效性。     

探雷声纳作用距离预报建模与仿真

针对复杂海洋环境下探雷声纳作用距离难以有效确定的特点,研究了探雷声纳基阵的三维指向性函数,通过建立声纳三维单波束照射海底模型,仿真计算了基于实际波束指向下声纳波束域海底混响级、目标回波级和海洋环境噪声级,实现了探雷声纳作用距离的有效预报,并重点就波束指向对声纳探测性能的影响进行了仿真验证。结果表明,研究结论对于指导探雷声纳的作战使用有重要意义。     

Alpha稳定分布混响建模及信号检测

研究了基于对称Alpha稳定分布的浅海环境下混响及噪声的建模问题.分析了浅海环境下混响形成过程及其非高斯特性,采用对称Alpha稳定分布理论对其进行了建模,并从声呐接收端的混响瞬时值以及包络的概率密度分布与Alpha稳定分布的匹配程度验证了模型的有效性.研究了基于对称Alpha稳定分布模型的混响噪声背景下的目标信号检测方法.提出了三种检测方法并进行了仿真测试,通过检测性能及模型的精确性分析了三种方法的优缺点,验证了建模精度对检测性能的影响.     

一种基于声矢量阵混响空间特性的窄带目标探测算法

针对声矢量水听器阵主动探测问题，从声矢量混响空间特性方面开展研究。首先，从理论上分析各向同性混响条件下声压阵、振速阵的空间相关系数，指出远距离、长处理帧条件下声压、振速阵列半波长以上阵元间距的各向同性混响近似不相关；然后，以此为基础，给出声矢量圆阵信号接收模型，并针对各向异性、各向同性混响共存情况，给出了一种声矢量解析振速平滑阵列处理方法。该方法充分利用解析振速结构特点，对声压、解析振速阵列数据协方差矩阵进行累加平均，有效减小了不同阵元各向异性混响成分相干性。实测数据结果表明：声矢量解析振速平滑方法的常规波束形成处理与最小方差无畸变波束形成处理的声场级都小于声压阵处理结果，具有更高的目标分辨能力。     

高频湖底混响具有混沌性的探讨

用５种不同底质（淤泥、岩石、卵石、沙和沙砾）的湖底混响数据探讨了高频混响具有混沌特性．该结论将有助于提高混响背景下信号检测性能．     

收发深度变化对浅海混响的影响研究

海洋中,由于种种原因可能造成声呐发射深度或接收深度发生变化,针对这一问题,研究了水听器的晃动给混响强度带来的影响。在波束位移射线简正波理论的基础上推导了浅海混响模型,仿真比较了负跃层浅海情况发射深度或接收深度上下变化1m时（小幅度变化）的混响衰减曲线,结果表明发射深度或接收深度上下变化1m时对混响衰减曲线的影响不大。可以认为水听器小幅度晃动时浅海混响相对于声源深度及接收深度是稳定的。     

混响背景下基于高阶统计量的动目标检测方法

针对混响背景中的动目标检测问题，根据基阵接收数据经过波束形成与匹配滤波后的输出结果计算高阶统计量，并将其视作观测空间。基于此空间中混响和目标回波的差异，利用多ping的高阶统计量构造特征向量，计算特征向量之间的马氏距离作为混响和目标差异的量化标准，再依据最大一致条件功效检测准则选择门限检测方法。波形数据仿真与海上实录数据检验均表明该方法的检测性能优于单ping波束形成及匹配滤波方法。通过蒙特卡洛仿真获得不同信混比下的ROC曲线，与单ping检测相比，在保证虚警概率小于0.01，检测概率大于0.5的条件下，最小可检测信混比降低约6dB。     

非平坦地形双基地海底混响的快速计算方法改进

针对传统双基地海底混响的计算量问题,对该类海底混响的理论计算模型进行了改进,利用基于Lambert散射法则的闭型表达式和基于曲线拟合的数值计算方法,实现了对任意地形双基地海底混响的快速计算。基于该方法,对不同变化规则的非平坦海底双基地混响进行了仿真分析,并讨论了周期和非周期的非平坦海底环境下,地形拟合步长对信混比计算精度的影响。仿真结果表明:该方法能够快速计算得到复杂海底地形的信混比空间分布。相比经典单元散射混响模型,所提出的双基地海底混响计算改进方法可以大幅提高计算效率,同时在合理的海底地形拟合步长前提下兼顾计算结果的精度。