經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，非均勻水團等）所引起的反射、折射和散射。這些反射和折射信號同直達信號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，從起點到終點存在很多運動途徑，多途情況時時伴隨。為了更加真實地模擬海洋中的信道特性，本文采用多途信道，利用射線理論對多途信道進行了模擬。

其中，1是指信號由發射到接受直線傳播，2是信號經海面反射傳播，3是信號經海底反射傳播，4是信號經海面—海底反射傳播。

2 信道建模

艦船目標是水聲中最常見的一類目標，其輻射噪聲特性具有其自身的典型特點，經過海洋環境傳播后的噪聲特性除了其自身特點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條件，實現對滿足一定空間幾何關系的水聽器接收艦船輻射噪聲信號模擬［1～2］。

建立模型為發射點與接收點的水平距離是500m，海洋深度100m，艦船距海面深5m，接收點距離海面深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過幾何關系算［3］，每個途徑的聲傳播的時間如下：

通過查找文獻［4～5］可設海面反射系數為-0.9，海底反射系數為0.3，則海面海底反射系數為-0.27。因此海洋多途信道的沖擊響應函數圖形如圖2。

3 經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通過信道［6］，可得到直達聲及反射聲在內的四條延遲信號如圖4所示。圖4從下至上依次為原始艦船模擬信號［7］，直達聲傳播的接收信號1，經海面傳播反射的接收信號2，經海底反射的接收信號3，經海面-海底反射傳播的接收信號4。如圖4所示。

將接收到的四個信號加在一起，就得到了接收到的經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域圖［10～11］，如圖5所示。

4 結語

本章主要論述了海洋多途信道模型，及經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，并對艦船輻射噪聲信號進行了仿真，獲得了滿足幾何傳播條件的多途接收信號。對獲得的信號進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頻譜的通止帶特性。

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