海底三维散射模型仿真研究

海底声散射强度是浅海混响预报的一个重要物理量.采用Jackson复合粗糙度模型研究了非均匀海底界面的声散射问题,对模型进行了理论推导和仿真计算,利用已发表的海底散射强度实测数据与模型仿真结果进行对照,验证了模型的正确性,并就海底沉积物类型和海底声学特性参数对海底反向散射强度的影响进行了分析.     

有限长双层弹性圆柱壳体声散射研究

有限长双层弹性圆柱壳体散射声场的计算可在一定程度上估算水下目标的声散射特性,对此进行研究具有显而易见的工程实用价值。目前,对水下弹性体的声散射问题已得到了广泛而深入的研究,但对有限长双层弹性圆柱壳的声散射讨论的较少。本文借鉴无限长弹性壳体散射声场的计算结果,采用变形柱计算方法,导出了平面声波垂直入射时水中有限长双层圆柱壳散射声压的简单而明显的表达式,并给出远场散射形态函数,同时计算了远场平面声波在0～180°范围内入射到有限长双层弹性圆柱壳体的目标强度值。说明内外壳体散射声场形态函数的迭加在一定程度上可实现对双层弹性壳体散射声场的近似表达,同时双层壳体散射声场的形态函数声频特征较单层壳体的声频特征丰富等有意义的计算结果,为缩比模型的设计、建造等提供了基础判据。     

基于耦合边界元法的水下目标低频声散射特性

基于耦合声学边界元理论对水下目标低频声散射特性进行仿真研究。为了验证此数值方法准确性,对水中弹性球壳在平面波入射下的反向散射特性进行数值计算。结果表明,散射声场的数值计算结果和解析解较好吻合。在此基础上,本文探究刚性BeTSSi-Sub[1]和弹性BeTSSi-Sub的全向散射特性,对比发现,刚性BeTSSi-Sub的目标强度大于弹性BeTSSi-Sub的目标强度。通过对形状不同弹性的BeTSSi-Sub的目标强度对比发现,在低频段潜艇上舵对潜艇目标强度的影响比上层建筑的影响大。     

浅海信道中目标低频声散射特性研究

为了评估浅海信道中复杂目标的低频声散射特性,提出一种基于虚拟柱岛、有限元和简正波的混合数值建模方法,明确关于虚拟柱岛的参数选取原则。将此方法应用于浅海信道中复杂目标声散射的仿真,获取典型目标在浅海信道中的声散射特性,并进行机理分析。该方法考虑目标和界面的多次散射,可以计算目标靠近浅海信道海面或海底的情况,且计算速度相对于有限元方法较快、计算效率更高。另外,该方法还适用于复杂目标在浅海信道中前向散射问题,尤其是极低频情况。     

海底阻抗对浅海波导中椭球体的声散射研究

基于Greenberg方法推导了含有阻抗边界条件的浅水Green函数,利用边界元法研究了含阻抗的三维海洋波导与散射体相互作用的问题.分析了海底阻抗对声波与结构体相互作用时的散射特性影响,数值分析表明:含有阻抗边界条件的浅海目标的散射特性与理想海底明显不同,海底阻抗对水平断面以及垂直断面的散射场都有一定的影响,目标距离海底越近,场点散射声压受海底边界条件的影响越大;阻抗越大,散射声压越大.指向性的分布对受海底阻抗的大小比较敏感.分析浅海声散射时,海底阻抗的影响不可忽视.     

海底掩埋目标的散射特性分析

在对不同掠射角条件下掩埋目标的散射特性进行分析的基础上,认为低频、宽带、窄波束在小掠射角的情况下是适合掩埋目标探测和识别的,并对掩埋目标探测和识别声纳设计提出了建议。     

起伏海面水面船回声强度预报方法及统计规律研究

本文基于随机起伏水面舰船目标六自由度动力学模型和界面附近目标多路径声散射理论，考虑水面多次反射的影响，建立时变海面条件下水面舰船声散射预报模型，分析不同海浪谱条件下水面舰船回波强度统计规律。通过开展拖曳水池造波条件下舰船缩比模型声散射试验，获取舰船模型在水平探测角上时域回波特征。研究表明：120～180 kHz探测频段下回声强度理论预报幅值与实测结果平均误差小于3 dB；从舰船模型声散射实测和计算结果中均发现，波浪作用下舰船随时间变化的回声强度幅值符合χ2分布的统计规律，其回声强度均值和双自由度数值k符合较好，验证了预报模型的有效性。     

奇异积分处理技术在低频声散射数值计算中的应用

针对散射声场的计算问题，将奇异积分处理技术应用于目标的低频声散射的数值计算、理论验模与仿真试验。若果表明，ka＜3时，新方法的仿真结果与解析值以及等价面元近似方法取得了较好的一致；而ka≥3时，新方法的仿真结耙要好于等价面元近似方法。     

海底混响非瑞利特性研究及神经网络应用

基于单元散射理论介绍了瑞利分布模型和K分布模型,通过计算混响偏度和峰度判断出海底混响偏离瑞利分布模型,并利用CW信号、LFM信号的试验混响数据进行阵元域、波束域上的PDF曲线拟合。结果表明,海底混响的统计特性更趋向于K分布模型。利用BP网络方法和海底混响、点目标仿真信号的PDF特性进行了目标识别验证,其正确识别率达到了92%以上,且计算量大大降低。     

海底混响非瑞利特性研究及神经网络应用

基于单元散射理论介绍了瑞利分布模型和K分布模型,通过计算混响偏度和峰度判断出海底混响偏离瑞利分布模型,并利用CW信号、LFM信号的试验混响数据进行阵元域、波束域上的PDF曲线拟合。结果表明,海底混响的统计特性更趋向于K分布模型。利用BP网络方法和海底混响、点目标仿真信号的PDF特性进行了目标识别验证,其正确识别率达到了92%以上,且计算量大大降低。