【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水声仿真，特别是涉及一种对于界面混响仿真中散射面元的划分及散射单元面积计算方法。
技术介绍
1、海洋混响是指声波传播过程中，由海面、海底及海水介质内部大量随机不均匀体上的散射在接收器处所产生的声信号。海洋混响可分为体积混响、海面混响与海底混响三类。体积混响：海水中流砂粒子、海洋生物，海水本身的不均匀性等，对声波散射所形成的混响。海面混响：海面的不平整性和波浪形成的气泡层对声波散射所形成的混响。海底混响：海底及其附近散射体形成的混响。海面混响和海底混响统称为界面混响。
2、在主动声纳探测过程，尤其是在混响背景干扰下，不同于海洋环境背景噪声，混响与发射信号具有强相关性。因此为了对混响进行抑制，首先需要对混响进行仿真建模。而在三种混响中，界面混响尤其是海底混响的贡献最为突出。在对界面混响的仿真中，常常采用散射单元法对混响进行计算，在该种计算方式下需要用到散射单元的面积作为其中一个变量。在传统的散射单元面积计算方法中，采用声速与信号长度乘积的一半作为散射单元的面积，这种散射单元划分的方法是以声源为中心的圆形划分，而当声源与接收器的距离较远时，在某一接收时刻产生混响的散射单元不在分布在某一圆环上。这种情况下，各散射单元互不相同，也非对称，因而各个散射单元的面积也互不相同。若还是按照传统的散射单元面积计算方法去计算混响，将带来较大的误差。并且误差随着声源与接收器的距离增大而进一步劣化。
技术实现思路
1、现有技术的界面混响的仿真中，对界面混响的散射单元面积计算方法，在
2、根据本申请的第一方面，提供了根据本申请实施例的第一水声界面混响仿真中计算散射单元面积的方法，包括：获取水声声源和水声接收器各自的位置，其中所述水声声源和所述水声接收器位于水下相同的深度；以水声声源位置和水声接收器位置的中点为原点，以水声声源位置和水声接收器位置的连线为x’轴，以过所述原点垂直于x’轴的直线为y’轴构建直角坐标系x’o’y’；获取要被仿真的水声接收器接收水声信号的时刻t，以及要被仿真的水声信号脉冲长度t；构造t时刻对所述水声接收的界面混响有贡献的散射单元可能分布的第一散射单元椭球体，其中散射单元分布于第一散射单元椭球体的表面；计算第一散射单元椭球体与界面的交线形成的内侧椭圆，所述内侧椭圆的长半轴和短半轴长度分别为ξin和ηin；构造t+t/2时刻对所述水声接收的界面混响有贡献的散射单元可能分布的第二散射单元椭球体，其中散射单元分布于第二散射单元椭球体的表面；计算第二散射单元椭球体与界面的交线形成的外侧椭圆，所述外侧椭圆的长半轴和短半轴长度分别为ξout和ηout；其中所述内侧椭圆与所述外侧椭圆位于x′o′y′z′坐标系中相对x′o′y′面距离为h的截面，h为界面到x′o′y′面的距离，z′轴垂直于水面；在所述x′o′y′z′坐标系中相对x′o′y′面距离为h的截面内，用垂直于x’轴且间距相等的多条分割线将所述外侧椭圆与所述内侧椭圆围成的椭圆环分割为在x’轴间距相等的多个散射面元，每个散射面元由相邻两条分割线以及所述外侧椭圆和所述内侧椭圆在所述相邻两条分割线内的部分所围成；计算所述x′o′y′z′坐标系中相对x′o′y′面距离为h的截面的第一象限内的第i个散射面元的面积δsi＝sout-sin，其中
3、sout＝sout&left-sout&right
4、sin＝sin&left-sin&right
5、
6、
7、
8、其中
9、i＝1到n之间的整数，n为所述第一象限内散射面元的数量，xi＝x1+(i-1)δx，计算所述多个散射面元的面积之和作为水声界面混响仿真中的散射单元的面积和。
10、根据本申请的第一方面，提供了根据本申请实施例的第二水声界面混响仿真中计算散射单元面积的方法，其中所述界面包括水面与水底；所述水声界面混响仿真中的散射单元的面积和包括对第一面积和与第二面积和再求和，其中所述第一面积和是第一散射单元椭球体与水底的交线形成的水底内侧椭圆与第二散射单元椭球体与水底的交线形成的水底外侧椭圆围成的水底椭圆环的所有散射面元的面积和，以及所述第二面积和是第一散射单元椭球体与水面的交线形成的水面内侧椭圆与第二散射单元椭球体与水面的交线形成的水面外侧椭圆围成的水面椭圆环的所有散射面元的面积和。
11、根据本申请的第一方面，提供了根据本申请实施例的第三水声界面混响仿真中计算散射单元面积的方法，其中sout&left代表在所述第一象限，所述外侧椭圆、x＝xi的分割线和x’轴所围成区域面积；sout&right代表在所述第一象限，所述外侧椭圆、x＝xi+1的分割线和x’轴所围成区域面积；sin&left代表在所述第一象限，所述内侧椭圆、x＝xi的分割线和x’轴所围成区域面积；sin&left代表在所述第一象限，所述内侧椭圆、x＝xi+1的分割线和x’轴所围成区域面积。
12、根据本申请的第一方面，提供了根据本申请实施例的第四水声界面混响仿真中计算散射单元面积的方法，其中sout代表在第一象限，所述外侧椭圆、所述x＝xi的分割线、所述x＝xi+1的分割线和x’轴所围成区域的面积；以及sin代表在第一象限，所述内侧椭圆、所述x＝xi的分割线、所述x＝xi+1的分割线和x’轴所围成区域的面积。
13、根据本申请的第一方面，提供了根据本申请实施例的第五水声界面混响仿真中计算散射单元面积的方法，其中所述多个散射面元的面积之和为所述第一象限内的n个散射面元的面积之和的4倍。
14、根据本申请的第一方面，提供了根据本申请实施例的第六水声界面混响仿真中计算散射单元面积的方法，其中
15、
16、
17、
18、
19、ain和bin为分别所述第一散射单元椭球体的长半轴与短半轴，c代表声音在水中的声速，所述声源与所述水声接收器之间距离为2l；
20、
21、
22、
23、
24、aout和bout为分别所述第二散射单元椭球体的长半轴与短半轴。
25、根据本申请的第一方面，提供了根据本申请实施例的第七水声界面混响仿真中计算散射单元面积的方法，其中所述第一散射单元椭球体上的点的坐标(x,y,z)在所述x′o′y′z′坐标系中满足所述第二散射单元椭球体上的点的坐标(x,y,z)在所述x′o′y′z′坐标系中满足
26、根据本申请的第二方面，提供了根据本申请实施例的第一水声界面混响本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.水声界面混响仿真中计算散射单元面积的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中
4.根据权利要求3所述的方法，其中
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中
7.根据权利要求6所述的方法，其中
8.水声界面混响仿真中用于计算散射单元面积的散射面元划分方法，包括：
9.根据权利要求8所述的方法，其中
10.一种计算设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现根据权利要求1-9之一所述的方法。
【技术特征摘要】
1.水声界面混响仿真中计算散射单元面积的方法，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中
4.根据权利要求3所述的方法，其中
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中
7....
【专利技术属性】
技术研发人员：宫纪鑫，原吉刚，韩林，谢世伟，刘峰旭，孙瑜，
申请(专利权)人：北京中科海讯数字科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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