Page 272 - 应用声学2019年第4期

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果完全吻合，证明了模型的正确性。应用射线声学 则复杂多变。就目前而言，虽这方面研究已有所讨
模型得到了水平分层介质表面噪声协方差矩阵，发 论 [21−22] ，但仍有待完善、深入研究和进一步拓展。
现声压与深度方向质点振速分量的协方差与介质 其二为模型中的环境与实际海洋环境也不一定完
声吸收系数成线性函数关系。 全相符，如海面粗糙起伏、海水声速时空变化、海底
2.3 三维环境中表面噪声场的空间相关特性 不平整，这些情况需要采用改进声传播模型加以解
决。江鹏飞等 [23] 针对噪声源深度分布问题展开了
当海底倾斜相对平缓，介质声学参数的水平
探讨，指出声源深度显著影响大掠射角海底反射损
变化又足以忽略声波的水平偏转时，利用准三维
失反演结果。周建波等 [24] 基于抛物方程方法和传
声传播理论可以解决三维海洋环境噪声场空间相
输理论分析了海面随机起伏对噪声场空间特性的
关特性。对于局部海底小角度倾斜的三维海洋环
影响。
境，Perkins 等 [17] 应用简正波理论处理水平分层介
质表面噪声源辐射的噪声场，应用绝热简正波理论
4 结论
处理距离有关波导表面噪声源辐射的噪声场，建立
了三维海洋环境表面噪声声压场空间相关特性模 噪声场空间相关特性建模仍是目前水声建模
型，简称 P/K 模型。周建波等 [18] 采用抛物方程方 的重要研究内容之一，目的是使理论模型更加逼近
法和 N × 2D 近似分析了倾斜海底距离有关波导表 真实海洋环境噪声，能够给出更加符合实际的噪声
面噪声声压场垂直方向的相关特性。至此，噪声声 场空间相关系数。海洋环境噪声是无数噪声源与海
压场空间相关特性模型基本建立。为了获得质点振
洋环境相互作用的结果，噪声场建模包括噪声源和
速场的空间相关特性，仍然采用欧拉公式，Huang 海洋中的声传播建模两部分。就体积噪声和表面噪
等 [19] 建立了局部海底倾斜三维海洋环境表面噪声
声两种经典噪声模型而言，其噪声场空间相关特性
矢量场空间相关特性模型，应用数值方法分析了海 建模已相对完善。它不仅包含了噪声声压场模型，
底倾斜角度对噪声场空间相关特性的影响，得到初
同时也包含了噪声质点振速场模型，为声压水听器
步结论。
和矢量水听器的成阵及阵增益估计提供了理论支
撑。从海洋环境的空间特性看，不仅有水平分层介
3 讨论
质表面噪声空间相关特性模型，而且还有倾斜海底
从海洋环境噪声模型的角度看，上述体积噪声 三维海洋环境表面噪声空间相关特性模型，初步满
模型和表面噪声模型已经较为完善。在给定噪声源 足了海洋环境表面噪声场空间相关特性分析的需
的参数和海洋环境参数时，应用现有模型可以分析 求。无论是均匀各向同性体积噪声还是非各向同性

不同噪声场的空间相关特性，给出特定条件下噪声 表面噪声，单频或窄带噪声场空间相关系数均具有
场空间相关系数，为水听器成阵和阵增益分析提供 Bessel 函数的性质。随着观测点间距增大，噪声相
理论支撑。在模型的支撑下，我们掌握了海洋环境 关系数振荡减小直至趋于零。
对噪声场特性的影响规律，这为利用海洋环境噪声 但从上述噪声场模型可以看出，模型中的噪声
实施参数反演开辟了途径 [20] 。 源的统计特性、空间分布特性均是假定的。若假定
不过需要注意，上述结果仍仅属于模型结果。 的噪声源与实际海洋环境中的噪声源不相符，则模
其一为模型中的噪声源的特性、空间分布与实际海 型计算结果将与实际噪声场空间特性存在差别，因
洋环境噪声源不一定相符，如航道上的航船噪声源、 此未来噪声场空间相关特性理论建模中有必要将
局部风暴噪声源、局部降雨噪声源。针对这些具体 噪声源建模一同纳入进来，对源和场共同进行建模，
情况，可通过修改上述对应模型中噪声源空间分布 这是海洋环境噪声空间相关特性研究的方向之一；
形状、大小、深度，以及噪声源的空间指向性进行 另外，已有噪声场空间相关特性模型基本是针对单
建模，讨论噪声源非均匀分布或各向异性噪声源形 频或窄带噪声的，然而实际声呐信号通常具有一定
成噪声场的空间相关特性。由于这类噪声源的复 带宽，有些甚至还是宽带信号，在此情况下，现有单
杂性，结合时变空变的海洋环境，噪声场空间特性 频或窄带噪声模型也许不能很好满足实际应用的