基于简正波的浅海混响序列仿真

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1、第28卷第l期声学技术Vo1．28．NO．12o09年2月Tlechnica1AcOusticsFleb．．2O09基于简正波的浅海混响序列仿真姚万军，蔡志明(海军工程大学电子工程学院，武汉430o33)摘要：提出了一种基于简正波的混响时间序列仿真方法，基于运动声源和接收器的简正波声场和混响点散射模型，推导出了模型的理论公式，给出了其实现方法和仿真结果，并就仿真结果进行了混响时间序列幅度瞬时值、包络值的概率分布密度以及时间相关性等统计检验。和理论结果对比表明了该仿真模型的有效性，可用于浅海低频混响序列的仿真。关键词：混响序列；简正波

2、；点散射模型；仿真中图分类号：O421文献标识码：A文章编号：10o0—363O(2o09)一O1一oo25—04Sinm1atiOnOfreverberatiOnsequenceinsha11Ow．waterbasedOnnOrma1．m0detheOrvYAoWan-jun，CAIZhi—ming(E啪nEfP曙￡，Ⅳ口fufv绑E增加P州，矗删43o033，m4)Abstract：AmethodOfsimulatingtimesequence0freverberatiOnispresentedbasedOnthenOrmalm

3、0destheoryandmeP0int—scatteringapproach．ThebrieftheOreticaldeductiOn，realizationOfthesimu1ationmethodisgiven．ThensOmecharactersofthereverberationsequence，suchasthedistributionofprobabmtydensityoftransientamp1itudeandenvelop，thetimec0rrelation，aretes七ed．Thecomparisonoft

4、hetestwiththetheoretica1analysisshowsthevalidityofthismethOdf0rthesimulatiOn0flOw厅equencyreverberationtiHlesequenceinshal1Ow-wateKcywords：reverberatiOnsequence；normalmOdes；pOint—scatteringm0dels；simulatiOn文提出的基于简正波理论的混响时间序列仿真方1引言法，对传播模块采用了简正波理论计算，从而解决了混响时间序列建模中传播损失的计算问

5、题。方法海洋中混响是主动声呐工作的主要干扰，混响基于混响建模的点散射模型，基本散射元为环状小的预报对声呐的使用和设计有着重要的意义。混响网格，考虑声源和散射元的相对距离、方位以及声强度的仿真大多结合了已有的传播模型，深海中混源的运动等因素，对所有散射元散射回波求和则得响强度的仿真建模较为成熟，已有的模型大多都是混响时间序列。海面混响、体积混响和海底混响处基于射线理论。对于浅海而言，由于声线传播复杂理方法上并无本质不同，本文以海底混响为例进行的多途结构，混响强度的预报一般不用射线理论，说明。而是像浅海传播一样，基于简正波理论进行计算(

6、但浅海近程混响一般还是基于射线理论)。。而对于混2理论推导响时间序列的仿真而言，已有的模型则往往对传播以球面或柱面扩展简化处理”，典型的模型如首先看运动声源和接收器的简正波声场。设初REvSIM，它的原理是从声呐系统及平台、海洋始时刻声源和接收器相距r，深度分别是z和z，。环境、散射元特性等参数出发，计算混响的时变复假定二者均做匀速运动，速度分别是v和，深度包络功率谱，再用AR模型拟合此复包络功率谱，保持不变；声源在运动中发射脉冲信号；海洋为分以特定的高斯白噪声驱动此AR滤波器，以产生仿层介质。则接收脉冲的频谱可以表示为：真的混响时

7、间序列，其中传播按球面扩展处理。本尸(r+％，，)(乙)×厂．．1(1)收稿日期：2007-l0l2；修回日期：2008．02一l6(z，)IL，．(1+cos)I作者简介：姚万军(1978-)，男，湖北公安人，博士研究生，研究方向为水m擘j声仿真与建模。其中：通讯作者：姚万军，E-man：y2337@21cI1．com26声学技术2oo9年=一(cos一cos)=叠加，即：Ⅳcos+cosP(f)=∑(，f，，)(7)％l1和v分别为简正波的相速度和群速度，其中Ⅳ为对，时刻混响有贡献的散射区域中散射元为声源或接收器的速度与二者连线

8、的夹角，(为总数。发射信号频谱，()为源深度处海水密度，(z)设时刻的海底混响影响区域可以近似为为m号简正波本征值足对应的本征函数，H(·)为O一)／2，／2】，其中=2(1／+l／)为平均群第零阶一类Hankel函数。仅考虑源运动，