一种被动声纳阵列信号仿真中的海洋信道仿真方法

摘要

本发明公开了一种被动声纳阵列信号仿真中的海洋信道仿真方法，包括以下步骤：第一步：在主机中加载实测海洋环境参数；第二步：在主机端利用Bellhop软件包生成实测海洋环境下的海洋信道脉冲响应序列库；第三步：主机从DSP板读取水声目标运动坐标，每次读取水声目标运动坐标后，主机测算当前的海洋信道脉冲响应序列，然后更新水声目标辐射噪声信号到达各个阵元的海洋信道脉冲响应序列，再通过总线将当前的海洋信道脉冲响应序列加载进DSP板；通过主机每隔L个采样间隔从DSP板读取一次水声目标运动坐标，在DSP板上获得实时的海洋信道脉冲响应序列。该仿真方法可完成对水声传播信道的实时仿真，同时确保仿真精度。

主权项

一种被动声纳阵列信号仿真中的海洋信道仿真方法，其特征在于，该仿真方法包括以下步骤：第一步：在主机中加载实测海洋环境参数，实测海洋环境参数包括声速曲线、信号源的水平位置和垂直深度、波束的出射开角、波束传播的最远距离和最大深度、海底系数、海面系数和海洋环境的中心频率；第二步：基于第一步中的实测海洋环境参数，在主机端利用Bellhop软件包生成实测海洋环境下的海洋信道脉冲响应序列库；第三步：获得实时的海洋信道脉冲响应序列：主机从DSP板读取水声目标运动坐标，每次读取水声目标运动坐标后，主机根据水声目标的当前坐标和各个阵元的坐标获取水声目标辐射噪声信号到达各个阵元的本征声线，测算当前的海洋信道脉冲响应序列，然后更新水声目标辐射噪声信号到达各个阵元的海洋信道脉冲响应序列为当前的海洋信道脉冲响应序列，再通过总线将当前的海洋信道脉冲响应序列加载进DSP板；通过主机每隔L个采样间隔从DSP板读取一次水声目标运动坐标，在DSP板上获得实时的海洋信道脉冲响应序列；L的取值范围为128—512之间的整数；所述的第三步中，测算当前的海洋信道脉冲响应序列的过程是：首先选取布放在海洋中的所有阵元组成的基阵中最靠近几何中心的阵元为参考阵元，假设水声目标在运动过程中以球面波的形式不断的向周围发射辐射噪声信号，则水声目标辐射噪声信号到达各个阵元的传播时延t_i为：$t_i=({\mathrm{positon}}_{{\mathrm{array}}_i}-{\mathrm{positon}}_{t\arg et})/c$   式(2)其中，为第i号阵元的坐标，positon_target为水声目标的当前坐标，c为海洋中声波传播速度；各个阵元的信号到达时间t_i相对于参考阵元的信号到达时间t_i0的时延差为：$t_i-t_{i0}=({\mathrm{positon}}_{{\mathrm{array}}_i}-{\mathrm{positon}}_{t\arg et})/c-({\mathrm{positon}}_{{\mathrm{array}}_{i_0}}-{\mathrm{positon}}_{t\arg et})/c$   式(3)其中，下标i0表示参考阵元的序号，表示参考阵元的坐标；水声目标辐射噪声信号从当前坐标到达各个阵元的海洋信道脉冲响应序列h_i(n)为：式(4)其中，i表示第i号阵元，k表示第k条本征声线，m_i为第i号阵元对应的本征声线数目，|a_ik|表示第i号阵元的第k条本征声线的幅度衰减，表示第i号阵元的第k条本征声线的相移，τ_ik表示第i号阵元的第k条本征声线的传播时延；e表示数学常数，为2.7182818，j表示虚数单位，n表示整型变量，σ(n‑τ_ik‑(t_i‑t_i0))表示单位采样信号，σ(n‑τ_ik‑(t_i‑t_i0))满足：$\sigma (n-{\tau }_{ik}-(t_i-t_{i0}\left)\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& n={\tau }_{ik}+(t_i-t_{i0})\\ 0& n\ne {\tau }_{ik}+(t_i-t_{i0})\end{array}\right.$   式(5)。