一种基于单水听器的浅海水下声源被动测距方法

李晓曼; 朴胜春; 张明辉; 刘亚琴; 周建波

doi:10.7498/aps.66.184301

摘要

针对浅海波导中宽带脉冲声源的被动测距问题，本文在群延迟理论的基础上，与warping变换处理相结合，提出了一种适用于浅海波导中宽带声源的单水听器被动测距方法.利用warping变换可以实现对脉冲声源接收信号各阶简正波的分离提取，对分离后的简正波进行时频分析处理可以得到各阶简正波到达时刻和频率之间的关系，即各阶简正波的频散曲线，从而得到任意两阶简正波到达接收水听器的时延差.海底相移参数P是描述海底地声参数的一个重要参量，包含了海底地声参数信息，在海底环境参数未知而P已知的情况下，利用P和简正波水平波数之间的关系可以求得任意两阶简正波的△ Sg，mn（群慢差）.根据群延迟理论，利用得到的任意两阶简正波的时延和△ Sg，mn可实现利用单水听器对水下声源进行被动测距.本文提出的测距方法测量简单、计算方便，具有较强的实用意义.数值仿真和海上实验数据处理结果的测距误差都在10%以内，证明了该方法的有效性.

关键词:

作者及机构信息

1.
哈尔滨工程大学水声工程学院, 哈尔滨 150001;

2.
哈尔滨工程大学, 水声技术重点实验室, 哈尔滨 150001

通信作者: 张明辉, zhangminghui@hrbeu.edu.cn

基金项目: 国家自然科学基金重点项目（批准号：112340002）和国家自然科学基金（批准号：11474073）资助的课题.

参考文献

[1]	Li Q Q 2016 Chin. Phys. Lett. 33 034301
[2]	Li Q Q, Li Z L, Zhang R H 2013 Chin. Phys. Lett. 30 024301
[3]	Hassab J 1983 IEEE J. Oceanic Eng. 8 136
[4]	Zhao Z D, Wang N, Gao D Z, Wang H Z 2010 Chin. Phys. Lett. 27 064301
[5]	Bonnel J, Chapman N R 2011 J. Acoust. Soc. Am. 130 101
[6]	Brown J C, Hodgins D A, Miller P J O 2006 J. Acoust. Soc. Am. 119 EL34
[7]	Ioana C, Quinquis A, Stephan Y 2006 IEEE J. Oceanic Eng. 31 628
[8]	Bonnel J, Dosso S E, Chapman R N 2013 J. Acoust. Soc. Am. 134 120
[9]	Zeng J, Chapman N R, Bonnel J 2013 J. Acoust. Soc. Am. 134 394
[10]	Lin Y T, Newhall A E, Lynch J F 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 1798
[11]	Zhou S H, Qi Y B, Ren Y 2014 Sci. China:Phys. Mech. Astron. 57 225
[12]	Wang D, Guo L H, Liu J J, Qi Y B 2016 Acta Phys. Sin. 65 104302(in Chinese)[王冬, 郭良浩, 刘建军, 戚聿波2016物理学报 65 104302]
[13]	Qi Y B, Zhou S H, Zhang R H, Zhang B, Zhang Y 2014 Acta Phys. Sin. 63 044303(in Chinese)[戚聿波, 周士弘, 张仁和, 张波, 张云2014物理学报 63 044303]
[14]	Bonnel J, Gervaise C, Nicolas B, Mars J I 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 119
[15]	Bonnel J, Thode A M, Blackwell S B, Kim K, Michael M A 2014 J. Acoust. Soc. Am. 136 145
[16]	Zhang R H, Li F H 1999 Sci. China A 29 241(in Chinese)[张仁和, 李风华1999中国科学A辑 29 241]
[17]	Wang D Z, Shang E C 2009 Underwater Acoustics (2nd Ed.) (Harbin:Harbin Engineering University Press) pp628-640(in Chinese)[汪德昭, 尚尔昌2009水声学(第二版) (哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社)第628–640页]
[18]	Bonnel J, Gervaise C, Nicolas B, Mars J I 2010 J. Acoust. Soc. Am. 128 719
[19]	Baraniuk R, Jones D 1995 IEEE Trans. Signal Proc. 43 2269
[20]	Touze G L, Nicolas B, Mars J I 2009 IEEE Trans. Signal Proc. 57 1783
[21]	Niu H Q 2014 Ph. D. Dissertation (Beijing:University of Chinese Academy of Sciences) (in Chinese)[牛海强2014博士学位论文(北京:中国科学院大学)]
[22]	Shang E C, Wu J R, Zhao Z D 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 3691
[23]	Li X M, Zhang M H, Zhang H G, Piao S C, Liu Y Q, Zhou J B 2017 Acta Phys. Sin. 66 094302(in Chinese)[李晓曼, 张明辉, 张海刚, 朴胜春, 刘亚琴, 周建波2017物理学报 66 094302]

施引文献

[1]	Li Q Q 2016 Chin. Phys. Lett. 33 034301
[2]	Li Q Q, Li Z L, Zhang R H 2013 Chin. Phys. Lett. 30 024301
[3]	Hassab J 1983 IEEE J. Oceanic Eng. 8 136
[4]	Zhao Z D, Wang N, Gao D Z, Wang H Z 2010 Chin. Phys. Lett. 27 064301
[5]	Bonnel J, Chapman N R 2011 J. Acoust. Soc. Am. 130 101
[6]	Brown J C, Hodgins D A, Miller P J O 2006 J. Acoust. Soc. Am. 119 EL34
[7]	Ioana C, Quinquis A, Stephan Y 2006 IEEE J. Oceanic Eng. 31 628
[8]	Bonnel J, Dosso S E, Chapman R N 2013 J. Acoust. Soc. Am. 134 120
[9]	Zeng J, Chapman N R, Bonnel J 2013 J. Acoust. Soc. Am. 134 394
[10]	Lin Y T, Newhall A E, Lynch J F 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 1798
[11]	Zhou S H, Qi Y B, Ren Y 2014 Sci. China:Phys. Mech. Astron. 57 225
[12]	Wang D, Guo L H, Liu J J, Qi Y B 2016 Acta Phys. Sin. 65 104302(in Chinese)[王冬, 郭良浩, 刘建军, 戚聿波2016物理学报 65 104302]
[13]	Qi Y B, Zhou S H, Zhang R H, Zhang B, Zhang Y 2014 Acta Phys. Sin. 63 044303(in Chinese)[戚聿波, 周士弘, 张仁和, 张波, 张云2014物理学报 63 044303]
[14]	Bonnel J, Gervaise C, Nicolas B, Mars J I 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 119
[15]	Bonnel J, Thode A M, Blackwell S B, Kim K, Michael M A 2014 J. Acoust. Soc. Am. 136 145
[16]	Zhang R H, Li F H 1999 Sci. China A 29 241(in Chinese)[张仁和, 李风华1999中国科学A辑 29 241]
[17]	Wang D Z, Shang E C 2009 Underwater Acoustics (2nd Ed.) (Harbin:Harbin Engineering University Press) pp628-640(in Chinese)[汪德昭, 尚尔昌2009水声学(第二版) (哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社)第628–640页]
[18]	Bonnel J, Gervaise C, Nicolas B, Mars J I 2010 J. Acoust. Soc. Am. 128 719
[19]	Baraniuk R, Jones D 1995 IEEE Trans. Signal Proc. 43 2269
[20]	Touze G L, Nicolas B, Mars J I 2009 IEEE Trans. Signal Proc. 57 1783
[21]	Niu H Q 2014 Ph. D. Dissertation (Beijing:University of Chinese Academy of Sciences) (in Chinese)[牛海强2014博士学位论文(北京:中国科学院大学)]
[22]	Shang E C, Wu J R, Zhao Z D 2012 J. Acoust. Soc. Am. 131 3691
[23]	Li X M, Zhang M H, Zhang H G, Piao S C, Liu Y Q, Zhou J B 2017 Acta Phys. Sin. 66 094302(in Chinese)[李晓曼, 张明辉, 张海刚, 朴胜春, 刘亚琴, 周建波2017物理学报 66 094302]

[1]	王冬, 郭良浩, 刘建军, 戚聿波. 一种基于warping变换的浅海脉冲声源被动测距方法. 物理学报, 2016, 65(10): 104302. doi: 10.7498/aps.65.104302
[2]	李晓曼, 张明辉, 张海刚, 朴胜春, 刘亚琴, 周建波. 一种基于模态匹配的浅海波导中宽带脉冲声源的被动测距方法. 物理学报, 2017, 66(9): 094302. doi: 10.7498/aps.66.094302
[3]	李佳蔚, 鹿力成, 郭圣明, 马力. warping变换提取单模态反演海底衰减系数. 物理学报, 2017, 66(20): 204301. doi: 10.7498/aps.66.204301
[4]	戚聿波, 周士弘, 张仁和, 张波, 任云. 水平变化浅海声波导中模态特征频率与声源距离被动估计. 物理学报, 2014, 63(4): 044303. doi: 10.7498/aps.63.044303
[5]	安永泉, 李晋华, 王志斌, 王召巴. 基于大气氧光谱吸收特性的单目单波段被动测距 . 物理学报, 2013, 62(14): 144210. doi: 10.7498/aps.62.144210
[6]	张瑜, 刘秉琦, 闫宗群, 华文深, 李刚. 背景辐射对被动测距精度影响分析及实验研究. 物理学报, 2015, 64(3): 034216. doi: 10.7498/aps.64.034216
[7]	朱良明, 李风华, 孙梅, 陈德胜. 基于频带分解和距离加权的单矢量水听器浅海被动测距方法研究. 物理学报, 2015, 64(15): 154303. doi: 10.7498/aps.64.154303
[8]	戚聿波, 周士弘, 张仁和. 浅海波导中折射类简正波的warping变换. 物理学报, 2016, 65(13): 134301. doi: 10.7498/aps.65.134301
[9]	张敬, 掌蕴东, 张学楠, 喻波, 王金芳, 王楠, 田赫, 袁萍. 光学谐振系统中慢光特性研究. 物理学报, 2011, 60(2): 024218. doi: 10.7498/aps.60.024218
[10]	贾亚青, 朱晓农. 双折射滤光片的色散特性研究. 物理学报, 2004, 53(9): 3065-3070. doi: 10.7498/aps.53.3065
[11]	孟瑞洁, 周士弘, 李风华, 戚聿波. 浅海波导中低频声场干涉简正模态的判别. 物理学报, 2019, 68(13): 134304. doi: 10.7498/aps.68.20190221
[12]	戚聿波, 周士弘, 张仁和, 任云. 一种基于β-warping变换算子的被动声源距离估计方法. 物理学报, 2015, 64(7): 074301. doi: 10.7498/aps.64.074301
[13]	鹿力成, 马力. 基于Warping变换的波导时频分析. 物理学报, 2015, 64(2): 024305. doi: 10.7498/aps.64.024305
[14]	邓玉强, 孙青, 于靖. 光学元件群延迟的直接测量. 物理学报, 2011, 60(2): 028102. doi: 10.7498/aps.60.028102
[15]	卢伟国, 周雒维, 罗全明, 杜雄. BOOST变换器延迟反馈混沌控制及其优化. 物理学报, 2007, 56(11): 6275-6281. doi: 10.7498/aps.56.6275
[16]	侯伯宇. 散射矩阵的角分布不变变换群. 物理学报, 1964, 20(7): 691-695. doi: 10.7498/aps.20.691
[17]	刘萍, 徐恒睿, 杨建荣. Boussinesq方程的Lax对、Bäcklund变换、对称群变换和Riccati展开相容性. 物理学报, 2020, 69(1): 010203. doi: 10.7498/aps.69.20191316
[18]	贾飞蕾, 徐伟. 一类参数不确定混沌系统的延迟同步. 物理学报, 2007, 56(6): 3101-3106. doi: 10.7498/aps.56.3101
[19]	张晓明, 彭建华, 张入元. 利用线性可逆变换增强延迟反馈方法控制混沌的有效性. 物理学报, 2005, 54(7): 3019-3026. doi: 10.7498/aps.54.3019
[20]	卢伟国, 周雒维, 罗全明. 电压模式BUCK变换器输出延迟反馈混沌控制. 物理学报, 2007, 56(10): 5648-5654. doi: 10.7498/aps.56.5648

引用本文:

Citation:

计量

文章访问数: 934
PDF下载量: 124
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板

一种基于单水听器的浅海水下声源被动测距方法

摘要

作者及机构信息

1.
哈尔滨工程大学水声工程学院, 哈尔滨 150001;

2.
哈尔滨工程大学, 水声技术重点实验室, 哈尔滨 150001

通信作者: 张明辉, zhangminghui@hrbeu.edu.cn

参考文献

施引文献

目录

计量

一种基于单水听器的浅海水下声源被动测距方法

通信作者: 张明辉, zhangminghui@hrbeu.edu.cn

English Abstract

A passive range method of underwater source based on single hydrophone

1.
College of Underwater Acoustic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China;

2.
Acoustic Science and Technology Laboratory, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China

全文HTML

目录

作者中心

审稿中心

关于期刊

关于我们

搜索

留言板

一种基于单水听器的浅海水下声源被动测距方法

摘要

作者及机构信息

1. 哈尔滨工程大学水声工程学院, 哈尔滨 150001; 2. 哈尔滨工程大学, 水声技术重点实验室, 哈尔滨 150001

通信作者: 张明辉, zhangminghui@hrbeu.edu.cn

参考文献

施引文献

目录

计量

出版历程

一种基于单水听器的浅海水下声源被动测距方法

通信作者: 张明辉, zhangminghui@hrbeu.edu.cn

English Abstract

A passive range method of underwater source based on single hydrophone

1. College of Underwater Acoustic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China; 2. Acoustic Science and Technology Laboratory, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China

全文HTML

目录

作者中心

审稿中心

关于期刊

关于我们

1.
哈尔滨工程大学水声工程学院, 哈尔滨 150001;

2.
哈尔滨工程大学, 水声技术重点实验室, 哈尔滨 150001

1.
College of Underwater Acoustic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China;

2.
Acoustic Science and Technology Laboratory, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China