經(jīng)多途海洋信道傳播后的艦船輻射噪聲特性仿真?

陳艷靜

1 引言

多途是由于聲波在水聲信道傳播過程中，遇到各種反射體（如上、下表面，水中物體，非均勻水團(tuán)等）所引起的反射、折射和散射。這些反射和折射信號(hào)同直達(dá)信號(hào)在接收端互相干涉造成了干擾，形成多途。因此在聲傳播過程中，從起點(diǎn)到終點(diǎn)存在很多運(yùn)動(dòng)途徑，多途情況時(shí)時(shí)伴隨。為了更加真實(shí)地模擬海洋中的信道特性，本文采用多途信道，利用射線理論對(duì)多途信道進(jìn)行了模擬。

其中，1是指信號(hào)由發(fā)射到接受直線傳播，2是信號(hào)經(jīng)海面反射傳播，3是信號(hào)經(jīng)海底反射傳播，4是信號(hào)經(jīng)海面—海底反射傳播。

2 信道建模

艦船目標(biāo)是水聲中最常見的一類目標(biāo)，其輻射噪聲特性具有其自身的典型特點(diǎn)，經(jīng)過海洋環(huán)境傳播后的噪聲特性除了其自身特點(diǎn)外還將受到海洋這一特殊濾波器的影響。信道建模主要基于上述物理?xiàng)l件，實(shí)現(xiàn)對(duì)滿足一定空間幾何關(guān)系的水聽器接收艦船輻射噪聲信號(hào)模擬［1～2］。

建立模型為發(fā)射點(diǎn)與接收點(diǎn)的水平距離是500m，海洋深度100m，艦船距海面深5m，接收點(diǎn)距離海面深50m，噪聲在水中的傳播速度1450m/s。在僅考慮海面、海底及海面海底三次反射條件下經(jīng)過幾何關(guān)系算［3］，每個(gè)途徑的聲傳播的時(shí)間如下：

通過查找文獻(xiàn)［4～5］可設(shè)海面反射系數(shù)為-0.9，海底反射系數(shù)為0.3，則海面海底反射系數(shù)為-0.27。因此海洋多途信道的沖擊響應(yīng)函數(shù)圖形如圖2。

3 經(jīng)過信道傳播后的艦船輻射噪聲特性仿真

在建立好多途信道模型后，將獲得的模擬艦船噪聲信號(hào)通過信道［6］，可得到直達(dá)聲及反射聲在內(nèi)的四條延遲信號(hào)如圖4所示。圖4從下至上依次為原始艦船模擬信號(hào)［7］，直達(dá)聲傳播的接收信號(hào)1，經(jīng)海面?zhèn)鞑シ瓷涞慕邮招盘?hào)2，經(jīng)海底反射的接收信號(hào)3，經(jīng)海面-海底反射傳播的接收信號(hào)4。如圖4所示。

將接收到的四個(gè)信號(hào)加在一起，就得到了接收到的經(jīng)過多途海洋信道傳播后的艦船輻射噪聲［8～9］，以下是噪聲仿真的時(shí)域圖［10～11］，如圖5所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本章主要論述了海洋多途信道模型，及經(jīng)過信道傳播后的艦船輻射噪聲的生成。首先介紹了多途信道的形成原因等［12］，并給出了基于射線理論的多途信道仿真模型，并對(duì)艦船輻射噪聲信號(hào)進(jìn)行了仿真，獲得了滿足幾何傳播條件的多途接收信號(hào)。對(duì)獲得的信號(hào)進(jìn)行了譜特性分析可知由于多途信道的作用造成了接收信號(hào)頻譜的通止帶特性。

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