Page 46 - 《应用声学》2020年第4期

532 2020 年 7 月

3.1.2 纵倾角变化 在尾部区域，其只取决于 UUV 平台设计参数。对
纵倾角服从 α ∼ U(−10 , 10 ) 的均匀分布， 于海面反射噪声，图 7 中横滚角的变化对其影响很
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◦
γ = 0 ，h = 5 m，仿真结果如图 8(b)、图 8(c) 小；图 8 中海面反射噪声方位与纵倾角呈现相同的
◦
所示。 变化趋势，表明纵倾角可以直接影响噪声所在方
位；图 9 中，当 UUV 深度较浅时，深度的变化会导
致强烈的海面反射噪声方位变化，但当深度达到
一定程度后，其影响能力减弱，并逐渐趋于正横
50 50 50
方向。

100 100 100 3.2 噪声源信号的相关性分析
௑ᫎ/s ௑ᫎ/s ௑ᫎ/s 采用逆波束形成的方法来进行干扰噪声的抵

150 150 150 消，其得到的噪声信号与噪声源信号的相关性越
强，则提取的噪声信号更接近于噪声源信号，那

200 200 200 么干扰抵消效果会更好。通过常规逆波束形成和
本文的聚焦逆波束形成能得到各个阵元上的海面
反射噪声，下面分析它们与仿真直达噪声的相关
250 250 250
-5 0 5 -50 0 50 -50 0 50
性。平台参数设置：d = 0.1875 m，R = 2.3102 m，
ጫϚᝈ α/(°) வͯ/(°) வͯ/(°)
r = 0.7695 m，M = 24，采样频率为 20 kHz，声速为
(a) ጫϚᝈ (b) ᄰ᣺٪ܦ (c) ๒᭧Ԧ࠱٪ܦ
1460 m/s，某一时刻 UUV 深度 h = 7.8911 m，纵倾
图 8 纵倾角变化下的噪声方位历程图
角 α = −0.8281 ，横滚角 γ = 2.3906 ，在没有目标
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◦
Fig. 8 The bearing time record of noise under the
存在的情况下，螺旋桨桨叶数为 5，转速为 5 r/s，经
change of pitch angle
宽带噪声调制后的得到噪声源辐射信号，以第 1 个
3.1.3 深度变化 阵元为例进行相关性分析对比，如图 10 所示，相关
深度服从图 9(a) 所示，α = 0 、γ = 0 ，仿真结 系数经过了归一化，很明显通过本文的聚焦逆波束
◦
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果如图9(b)、图9(c)所示。 形成得到的海面反射噪声与直达噪声的相关性比
观察图 7、图 8 和图 9，无论 UUV 的深度、纵倾 常规波束形成更强，表明本文的方法所提取的噪声
角和横滚角如何变化，直达噪声的方位一直稳定 信号更有利于自噪声干扰抵消。

1.0
࣢᜻ᤤฉౌॎੇ
ᐑཥᤤฉౌॎੇ
0.8
50 50 50 0.6

100 100 100 ॆʷӑᄱТጇ஝ 0.4
௑ᫎ/s ௑ᫎ/s ௑ᫎ/s

150 150 150 0.2
0
200 200 200
100 150 200 250 300
௑ᫎ/᧔ನག
250 250 250
20 60 100 -50 0 50 -50 0 50
图 10 相关性分析对比
ງए/m வͯ/(°) வͯ/(°)
Fig. 10 Comparison for the analysis of correlation
(a) ງए (b) ᄰ᣺٪ܦ (c) ๒᭧Ԧ࠱٪ܦ
3.3 噪声抵消方法仿真
图 9 深度变化下的噪声方位历程图
Fig. 9 The bearing time record of noise under the 通过构造舷侧阵阵元接收信号，对尾部自噪
change of depth 声进行干扰抵消仿真。不考虑海面反射损失以及