Page 45 - 《应用声学》2020年第4期

第 39 卷 第 4 期 宁江波等： 近场聚焦逆波束形成的 UUV 平台噪声自适应抵消 531

结合A的坐标以及深度h可得B 的坐标： 10
(
b = − (L/2 + R) cos α, 0, 0
) T
2h + (L/2 + R) sin α . (16)
-10
下 面 分 析 海 面 反 射 噪 声 所 在 方 位 的 影 响 ᝈए/(°)
因 素， 分 析 表 明 横 滚 角 γ 的 影 响 很 小， 假 设 -20
η, α=-10° ψ, α=-10°
γ = 0，有 cos γ = 1，sin γ = 0，那么结合式 (11)、 -30 η, α=-5° ψ, α=-5°
η, α=0° ψ, α=0°
式 (13)、式 (14) 可得第 1 号阵元和第 M 号阵元的坐 η, α=5° ψ, α=5°
η, α=10° ψ, α=10°
标分别为 -40

( ) T 50 100 150 200 250 300 350 400
L cos α L sin α

 T 1 = − , −r, − , ງए/m

2 2

(17) 图 6 海面反射噪声方位分析
( ) T
 L cos α L sin α
 Fig. 6 Angle analysis of noise reflected by sea surface
 T M = , −r, .

2 2
UUV 在水下航行时，一般情况下 r 要小于 B 3 仿真实验
的 Z 轴坐标，海面反射噪声的方位可利用图 5 中的
3.1 模型仿真分析
O-xz 平面进行近似分析，图5 中虚线圆圈表示右舷
下面根据模型仿真分析平台尾部自噪声源的
侧阵在该平面上的投影。
直达噪声与海面反射噪声对舷侧阵的影响，分别考
虑 UUV 的横滚角、纵倾角和深度，在远场平面波
B
z
假设下，利用常规波束形成得到方位谱形成方位历
程图。
๒᭧
ψ 3.1.1 横滚角变化
x
η M
⊲⊲⊲ 横滚角服从 γ ∼ U(−10 , 10 ) 的均匀分布，
◦
◦
O

 h = 5 m，α = 0 ，仿真结果如图 7 所示，其中
◦
A
๒अ
图 7(a) 为横滚角随时间变化图，图7(b) 和图 7(c) 分
图 5 海面反射噪声传播分析 别为直达噪声与海面反射噪声的方位历程图。
Fig. 5 Propagation analysis of the sea reflection
of propeller noise
50 50 50
ˆ
ˆ
设 B 在平面波假设下方位为 θ B ，有 ψ < θ B <
ˆ
η，通过分析 ψ 和 η 以间接分析 θ B ，结合式 (16)、 100 100 100
௑ᫎ/s ௑ᫎ/s ௑ᫎ/s
式 (17)可得
 ( 2h+R sin α+L sin α ) π 150 150 150
 η=α+atan − ,


R cos α 2
(18)
( )
 2h + R sin α π 200 200 200
 ψ = α + atan − .

(L + R) cos α 2
图6 给出了在一定 α 值下，η 和ψ 随h 的变化情
250 250 250
ˆ
况：当h一定时，θ B 只由α决定；当α一定时，在浅水 -5 0 5 -50 0 50 -50 0 50
ഷ໔ᝈ γ/(°) வͯ/(°) வͯ/(°)
ˆ
ˆ
区域，h 的变化对 θ B 的影响很显著，且θ B 出现在偏
(a) ഷ໔ᝈ (b) ᄰ᣺٪ܦ (c) ๒᭧Ԧ࠱٪ܦ
ˆ
尾部区域，但随着 h 的增大，θ B 逐渐趋于一个常数，
ˆ
例如当 α = 0 时，随着 h 的增加，θ B 会无限的趋近 图 7 横滚角变化下的噪声方位历程图
◦
Fig. 7 The bearing time record of noise under the
于0 ，即UUV的正横方向。
◦
change of roll angle