一种深海不完整声道中的目标探测方法技术

本发明专利技术是一种深海不完整声道中的目标探测方法。本发明专利技术涉及海底不完整声道水声探测技术领域，本发明专利技术基于射线简正波，获得特定声速剖面下声线水平距离与深度的关系，海洋环境为不完整声道，即海底声速小于海面声速；根据确定的声线水平距离与深度的关系，获取声线极小值位置的点，确定下反转点会聚区的位置；选取多个水听器组成多元垂直接收阵，将多元垂直接收阵布放置在下反转点会聚区中，对远距离目标进行探测，得到探测信号；根据对远距离目标探测得到的探测信号，确定是否存在探测目标。本发明专利技术利用下反转点会聚区在不完整声道下进行大深度布阵从而实现对目标的探测。

【技术实现步骤摘要】
一种深海不完整声道中的目标探测方法
本专利技术涉及海底不完整声道水声探测
，是一种深海不完整声道中的目标探测方法。
技术介绍
深海会聚区对于深海远程声传播有着重要的意义，许多学者都对其进行过研究。当声源位于海面附近时，在海面附近会形成声强很高的焦散线和会聚区。所谓焦散线指的是临近声线交聚点所形成的的包络线，会聚区指的是海面附近形成的高声强焦散区域。目前深海中在大深度布放水听器进行探测的途径有可靠声路径，但是可靠声路径要求接收器布放在临界深度以下，即要求在完整声道的情况下。对于在不完整声道的情况下大深度布放水听器进行探测的方法还未进行研究。
技术实现思路
本专利技术为了针对可靠声路径无法应用于不完整声道的情况，提出了应用下反转点会聚区来进行深海大深度布放水听器探测目标，本专利技术提供了以下技术方案：一种深海不完整声道中的目标探测方法，包括以下步骤：步骤1：基于射线简正波，获得特定声速剖面下声线水平距离与深度的关系，海洋环境为不完整声道，即海底声速小于海面声速；确定在深度为z处，位于第j个会聚区中声线的水平距离，通过下式表示所述水平距离Rj(z)：Rj(z)＝2(j-1)(Lu+Lb)+x(z)其中，zru和zrb分别为声线在上层海洋环境和下层海洋环境中的反转深度，Lu表示声线由上层海洋环境的反转深度到声道轴处所经历的水平距离，Lb表示声线由声道轴处到下层海洋环境的反转深度所经历的水平距离，ΔL表示由于声源深度zs和上层海洋环境的反转深度zru的位置差异所产生的声线水平距离的补偿值，对于负角度出射的声线，即声线从声源向上发出，ΔL取正值；对于正角度出射的声线，即声线从声源向下发出，ΔL取负值；步骤2：根据确定的声线水平距离与深度的关系，获取声线极小值位置的点，确定下反转点会聚区的位置；步骤3：选取多个水听器组成多元垂直接收阵，将多元垂直接收阵布放置在下反转点会聚区中，对远距离目标进行探测，得到探测信号；步骤4：根据对远距离目标探测得到的探测信号，确定是否存在探测目标。优选地，海面声速为1544m/s，海底声速1533m/s，声道轴位于1100m，为典型的深海不完整声道。优选地，当声线在海面处发生反射的时候zru＝z0，当声线在海底处发生反射的时候zrb＝zb。优选地，所述步骤2具体为：由不同初始角发出的声线，在同一深度的水平距离是先减小后增大的，始终存在某一个初始角使得水平距离达到极小值，在上层海洋环境反转点和下层海洋环境反转点之间形成焦散线，对于某一深度，选取声线水平距离的极小值作为焦散线的位置，根据声线的水平距离，求出声线极小值位置的点，通过下式表示声线极小值位置的点：声线极小值位置的点即为焦散线所在位置，海面反射型声线所形成的焦散线位置确定了下反转点会聚区的位置。优选地，所述步骤3具体为：选取N个水听器组成多元垂直接收阵，水听器成直线排列，轴线重合，其中N为整数，且N≥8，将多元垂直接收阵放置在下反转点会聚区中，并在深度方向上布放，使得多元垂直接收阵利用下反转点会聚区在远距离处有高会聚增益的特性，从而对远距离的目标进行探测，得到探测信号。优选地，所述步骤4具体为：根据得到的探测信号，在无目标时，通过多元垂直接收阵的接收信号来获得目标海域的背景噪声，通过对多元垂直接收阵进行检测，当多元垂直接收阵接收信号高于目标海域的背景噪声时，即认为此时多元垂直接收阵探测到了目标。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术针对可靠声路径不能应用于不完整声道的缺点，提出了利用下反转点会聚区在不完整声道下进行大深度布阵从而实现对目标的探测，由于在不完整声道中，下反转点会聚区的深度范围从声源共轭深度一直到海底附近，并且下反转点会聚区在远距离处仍有较高增益，因此十分有利于垂直布放水听器阵进行目标探测。附图说明图1为深海不完整声道声速剖面示意图；图2为不完整声道下反转点会聚区示意图；图3为不完整声道下反转点会聚区焦散线示意图。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术进行了详细说明。具体实施例一：根据图1至图3所示，本专利技术提供一种深海不完整声道中的目标探测方法，一种深海不完整声道中的目标探测方法，包括以下步骤：一种深海不完整声道中的目标探测方法，包括以下步骤：步骤1：基于射线简正波，获得特定声速剖面下声线水平距离与深度的关系，海洋环境为不完整声道，即海底声速小于海面声速；海面声速为1544m/s，海底声速1533m/s，声道轴位于1100m，为典型的深海不完整声道。确定在深度为z处，位于第j个会聚区中声线的水平距离，通过下式表示所述水平距离Rj(z)：Rj(z)＝2(j-1)(Lu+Lb)+x(z)其中，zru和zrb分别为声线在上层海洋环境和下层海洋环境中的反转深度，Lu表示声线由上层海洋环境的反转深度到声道轴处所经历的水平距离，Lb表示声线由声道轴处到下层海洋环境的反转深度所经历的水平距离，ΔL表示由于声源深度zs和上层海洋环境的反转深度zru的位置差异所产生的声线水平距离的补偿值，对于负角度出射的声线，即声线从声源向上发出，ΔL取正值；对于正角度出射的声线，即声线从声源向下发出，ΔL取负值；当声线在海面处发生反射的时候zru＝z0，当声线在海底处发生反射的时候zrb＝zb。步骤2：根据确定的声线水平距离与深度的关系，获取声线极小值位置的点，确定下反转点会聚区的位置；所述步骤2具体为：由不同初始角发出的声线，在同一深度的水平距离是先减小后增大的，始终存在某一个初始角使得水平距离达到极小值，在上层海洋环境反转点和下层海洋环境反转点之间形成焦散线，对于某一深度，选取声线水平距离的极小值作为焦散线的位置，根据声线的水平距离，求出声线极小值位置的点，通过下式表示声线极小值位置的点：声线极小值位置的点即为焦散线所在位置，海面反射型声线所形成的焦散线位置确定了下反转点会聚区的位置。步骤3：选取多个水听器组成多元垂直接收阵，将多元垂直接收阵布放置在下反转点会聚区中，对远距离目标进行探测，得到探测信号；所述步骤3具体为：选取N个水听器组成多元垂直接收阵，水听器成直线排列，轴线重合，其中N为整数，且N≥8，将多元垂直接收阵放置在下反转点会聚区中，并在深度方向上布放，使得多元垂直接收阵利用下反转点会聚区在远距离处有高会聚增益的特性，从而对远距离的目标进行探测，得到探测信号。步骤4：根据对远距离目标探测得到的探测信号，确定是否存在探测目标。所述步骤4具体为：根据得到的探测信号，在无目标时，通过多元垂直接收阵的接收信号来获得目标海域的背景噪声，通过对多元垂直接收阵进行检测，当多元垂直接收阵接收信号高于目标海域的背景噪声时，即认为此时多元垂直接收阵探测到了目标。具体实施例二：在深海不完整声道情况下本专利技术，利用射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深海不完整声道中的目标探测方法，其特征是：包括以下步骤：/n步骤1：基于射线简正波，获得特定声速剖面下声线水平距离与深度的关系，海洋环境为不完整声道，即海底声速小于海面声速；确定在深度为z处，位于第j个会聚区中声线的水平距离，通过下式表示所述水平距离R

【技术特征摘要】
1.一种深海不完整声道中的目标探测方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤1：基于射线简正波，获得特定声速剖面下声线水平距离与深度的关系，海洋环境为不完整声道，即海底声速小于海面声速；确定在深度为z处，位于第j个会聚区中声线的水平距离，通过下式表示所述水平距离Rj(z)：
Rj(z)＝2(j-1)(Lu+Lb)+x(z)









其中，zru和zrb分别为声线在上层海洋环境和下层海洋环境中的反转深度，Lu表示声线由上层海洋环境的反转深度到声道轴处所经历的水平距离，Lb表示声线由声道轴处到下层海洋环境的反转深度所经历的水平距离，ΔL表示由于声源深度zs和上层海洋环境的反转深度zru的位置差异所产生的声线水平距离的补偿值，对于负角度出射的声线，即声线从声源向上发出，ΔL取正值；对于正角度出射的声线，即声线从声源向下发出，ΔL取负值；
步骤2：根据确定的声线水平距离与深度的关系，获取声线极小值位置的点，确定下反转点会聚区的位置；
步骤3：选取多个水听器组成多元垂直接收阵，将多元垂直接收阵布放置在下反转点会聚区中，对远距离目标进行探测，得到探测信号；
步骤4：根据对远距离目标探测得到的探测信号，确定是否存在探测目标。


2.根据权利要求1所述的一种深海不完整声道中的目标探测方法，其特征是：海面声速为1544m/s，海底声速1533m/s，声道轴位于1100m，为典型的深海不完整声道。


3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴胜春，栗子洋，张明辉，王笑寒，郭俊媛，龚李佳，付金山，雷亚辉，宋扬，张海刚，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23