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1、声纳方程的瞬态形式讨论方恒忠鲍连承(青岛海洋大学青岛266003)(海军潜艇学院青岛266042)2001年7月16日收到摘要本文提出用瞬态信号的能谱级代替稳态信号的声强级来定义声纳参数,并以短柱声散射为例,运用数值模拟方法,验证用能谱级定义声纳参数,声纳方程是比较有效的,这为应用声纳方程处理瞬态声信号从而获得目标的目标强度提供了一种有效可行的方法。关键词声纳方程,目标强度,瞬态信号,能谱级seussonsoneransen一sesonareDiithtittatquationI;engzhong人NGHOeeanjfoflngd
2、ao,QngdaoZd6003(饰vers妙Qi)BAOLianehengSubmarjneeolleofjngdao,Qngdao,266042(呀Qf)AbstraetThisartielesuggestsdefiningthesonarparametersbytheenergysPeetrum一,levelsofthetransientsignalsinsteadofthestrengthlevelsofthesteadystatesignalsOn,takingthesoundseatteringofashorteylin
3、derasanillustrationitProvesthatthesonarequation15stillefeetive.ThispaPerthusprovidesanefeetivemethodtotreattheuseoatransiesigaooantearet’5seatternearaeer.fntnltbtihtgight,,一,KeywordsSonarequationTargetstrengthTransientstatesignalEnergysPeetrulillevel1引言回声信号的强弱和其它特性。目标
4、强度是反映,目标声散射特性的重要物理量确定物体的目声波在介质中传播时,会遇。到各种各样的标强度是进行目标探测和识别的前提,,障碍物这些障碍物会引起声波的散射从而实验测量水下目标目标强度的理论依据是影响声波的传播。不同形状、结构和材料的目声纳方程。声纳方程的各个参数是用稳态信号。的声强度来定义的,标对声波的散射是不一样的对于主动声纳来但是实验测量和工程应用,说它是根据来自目标的回波信号实现目标检中所发射的信号多为瞬态短脉冲信号。对此,测和目标识别的,被测目标的声学特性决定了传统的处理方式是乌立克提出的用时间扩一展因21卷魂期(200
5、2),,子来修正声纳方程但误差较大本文提出用声源。里‘一一一叫TI.,—信号的能谱级来定义声纳参数并以短柱声散接收,,水听器EL射为例验证这一方法是有效的而且和传统~~一一阅目---------,。方法相比这一方法更为精确图1主动声纳信号强度变化示意图,,2声纳方程与声纳参数置主动声纳设其辐射声源级为SL由于,,声传播损失信号到达目标时其声级降为一TL,,声纳工作时的信息流程由三个基本环节组sL由目标强度TS的定义可知在与入,、lm成这就是声信号赖以传播的介质被探测的射波相反方向离目标声中心处的声级为目标和声纳设备本身。上述三个基
6、本环节中的SL一ZTL+TS,此回声到达接收阵时的声级为,SL一,一每一个又都包含了若干个影响声纳设备工作ZTL+TSSLZTL+TS通常称为回声信。,工程上把这些因素称为声纳参数。下面号级,用EL表示的因素。EL先介绍有关目标强度测量的几个声纳参数二TS+SL一ZTL(5)2.1声纳参[l]数或,声源级SL用来描述主动声纳所发射的TS=EL+ZTL一SL(6),:声信号的强弱定义为公式(5)、(6)被称为声纳方程。sL_1。l。:(李),土’‘103声纳方程的局限性与传统的克服方,回波级EL表示接收到的回波信号的强法,:弱定义为
7、、、、0由公式(1)(2)(3)(4)可以EL一1019()(2)李,’看出上述声纳方程的各个参数都是用稳态信10一,,,号的声强度来定义的但是在实际应用中很传输损失TL定量描述声波传播一定距,:多情况下入射声信号为持续时间较短的瞬态脉离后声强度的衰减变化定义为。冲信号由于海洋信道的多路传播效应和目标TL一‘0‘。g(3),,()几何形状的影响与入射信号相比接收到的会,回波信号的波形会发生严重畸变回波持续时,目标强度TS用来定量描述目标反射本,间和入射脉冲时间往往会相差较大而且回波,:领的大小定义为持续时间难以确定。为此,乌立克研
8、究了短脉,TS一101094)冲信号下声纳方程是否适用的问题指出声纳(孕)(,’乞1方程的强度形式仍然适用但要对声纳参数作公:11lm;:式中是距声源中心处的声强度以下修正[z]10=0.76x10一22W/emZ,为参考声强;几用平均声强度I=奈
