Page 119 - 应用声学2019年第4期

第 38 卷 第 4 期 韩志斌等： 低频大孔径线列阵声呐在海底反射区的测向性能分析 579

测的重要工作模式。与直达声探测、会聚区探测不 影响声阵测向性能的主要因素。
同，在海底反射声探测模式下，低频大孔径线列阵声 (2) 当目标接近至距声阵约 40 以内时，在约
◦
呐采用常规阵列信号处理方法，会产生测向误差增 30 km 以外的海底反射区 (多簇简正波能量干涉
大和方位分裂现象。 区)，将产生严重的目标方位分裂现象，影响对目标
本文针对这些现象，开展深海声场简正波分布 探测。
结构研究，提出深海存在 “简正波簇” 现象，且通过 因此，对于低频大孔径线列阵声呐，在海底反
理论仿真验证了角谱域上的高簇 “简正波簇” 分布 射区测向误差明显增大的区域和目标方位分裂现
存在稳定性，并从海底反射区高簇 “简正波簇” 作用 象明显的区域 (可通过本文预报方法得到)，下一步
的角度分析了产生测向误差增大和方位分裂现象 应重点开展与环境适配的信号处理方法研究。
的物理机理；在此基础上，提出一套海底反射区低频
大孔径线列阵声呐测向性能预报方法，该方法的主
参 考 文 献
要预报流程为：
(1)根据声源深度和目标深度，确定深海简正波
[1] 吴俊楠, 周士弘, 张岩. 深海水平阵海底反射声测向分析 [C].
簇数及高簇简正波的角谱域分布。 中国声学学会青年学术会议会议, 2015.
(2) 由射线声学理论推导出 “简正波簇” 角谱域 [2] Ma Y L, Liu M G, Zhang Z B, et al. Receiving response
of towed line array to the noise of the tow ship in shallow
分布向空域分布的转换解析表达式，将外部环境条
water[J]. Chinese Journal of Acoustics, 2003, 22(1): 1–10.
件、声阵与目标深度和高簇简正波的角谱域分布情 [3] Buckingham M J. On the response of a towed array to the
况代入，得到高簇简正波的空域分布。 acoustic field in shallow water[J]. Communications, Radar
and Signal Processing, IEE Proceedings F, 1984, 131(3):
(3) 计算各阶高簇简正波引起的测向误差、不
298–307.
同阶高簇简正波干涉产生多目标现象的方位要求。 [4] 宋俊. 光纤水听器长线阵应用的水声物理问题 [D]. 长沙: 国
(4) 综合第 (2) 步、第 (3) 步，可得到海底反射区 防科技大学, 2005.
[5] Wu J N, Zhou S H, Peng Z H, et al. Bearing splitting
不同位置的测向误差预报结果、目标方位分裂现象
and near-surface source ranging in the direct zone of deep
产生的位置和对目标方位范围要求的预报结果。 water[J]. Chinese Physics B, 2016, 25(12): 81–88.
利用该方法对深海典型Munk 声道下低频大孔 [6] 吴俊楠. 深海水平阵接收声信号场特征研究及其应用 [D]. 北
京: 中国科学院大学, 2017.
径线列阵声呐测向性能进行预报，可得到如下结论：
[7] 庄益夫, 张旭, 刘艳. 深海声速剖面结构变化对会聚区偏移特
(1)在海底反射区，当目标由声阵正横方向向端 性的影响分析 [J]. 海洋通报, 2013, 32(1): 45–52.
射方向靠近时，由于高号简正波作用，将产生逐渐增 Zhuang Yifu. Zhang Xu, Liu Yan. Analysis on the in-
fluence of sound speed profile structure change in deep
大的测向误差，这种测向误差在某些条件下甚至会
sea on the convergence zone deflection[J]. Marine Science
超过由于声阵本身波束宽度引起的测向误差，成为 Bulletin, 2013, 32(1): 45–52.