Page 48 - 《应用声学》2025年第1期
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                 影区的声波到达俯仰角较大,但受限于水平阵                          纹通常由波导不变量(β)分布描述,β 分布在影区接
             的圆锥角模糊特性,当声源方位偏离基阵正横方向                            近 1,干涉条纹斜率较小;而 β 分布在会聚区趋近无
             时,测向结果存在显著偏差。为了修正水平阵测向                            穷大,干涉条纹斜率明显大于影区                [123−124] 。对于给
             偏差,一种方法是改变基阵航向角,利用转向前后两                           定频率,距离维声场强度与相邻两阶会聚模态之间
             次舷角测量结果,解算声源方位角/俯仰角;另一种                           的水平波数差有关,可由三个标量参数近似描述,分
             方法是先利用波束输出信号估计声源距离,再将距                            别表征会聚区跨度、会聚区宽度以及会聚区侧倾程
             离值换算为到达俯仰角 (或相速度),进而得到真实                          度 [125] 。上述声场特征可为会聚区声源判定提供理
             方位  [59] 。                                        论依据,需进一步研究声场特征参数的提取方法,并
                 当前,声影区的定位方法主要针对第一影区。                          利用实际海试数据进行验证。
             相邻号声影区具有相似的多途到达结构和多途干
                                                                    80                                100
             涉结构,理论上,适用于第一影区的定位方法可沿用
             至第二影区,但影区号数判别方法有待研究。此外,                                60                                90
             针对声影区的信号检测与估计方法较少。考虑到影                                ᮠဋ/Hz  47.9 Hz                         ͜୧૯ܿ/dB
             区干涉结构随接收深度变化显著,对于垂直小孔径                                 40                                80
             基阵,平面波波束形成可能造成基阵处理增益下降,
                                                                    20
             需要深入研究深度维干涉结构与阵增益补偿方法,                                                                   70
                                                                      40     50     60     70     80
             频移补偿、条纹基波束形成等方法都是可以考虑的                                               ᡰሏ/km
             技术途径。除了借助海底反射声波之外,研究表面                                             (a) ܦູງए50 m
             波导及其泄露效应形成的声场特征,也是影区声源                                 80                                100
             探测定位技术的发展思路。
                                                                    60                                90
             4.3 会聚区定位方法                                           ᮠဋ/Hz                                  ͜୧૯ܿ/dB
                 会聚区传播是深海环境特有的现象,声波经由                               40  28.6 Hz                       80
             水体折射反转,在海面附近聚焦形成高声强区域。
                                                                    20
             得益于聚焦增益,会聚区的声传播损失较球面扩展                                                                   70
                                                                      40     50     60     70     80
             损失低20 dB左右,十分利于远程声传播,是移动水
                                                                                  ᡰሏ/km
             平阵远程探测的重要区域            [117] 。                                     (b) ܦູງए80 m
                 会聚区的空间分布与声源深度密切相关。当声                            图 9  会聚区甚低频声场的水平偏移特性            [119]  (接收深
             源和基阵均位于海面附近时,会聚区宽度较窄;随着                             度固定为 20 m,声源深度由 50 m 增大至 80 m,临界频
             收发深度逐渐增大,单号会聚区将分裂为内半会聚                              率由 47.9 Hz 减小至 28.6 Hz)
             区和外半会聚区,且内半会聚区距离逐渐减小,外                             Fig. 9 Horizontal migration characteristics of conver-
             半会聚区距离逐渐增大           [118] 。甚低频声场中,会聚              gence zone [119]  (Receiver depth is fixed at 20 m. As
                                                                source depth increases from 50 m to 80 m, the critical
             区的水平偏移特性也与声源深度有关。完全深海声
                                                                frequency decreases from 47.9 Hz to 28.6 Hz)
             道存在一个临界频率,当声源频率低于临界频率时,
             随着频率进一步降低,会聚区形成的距离逐渐减小,                               会聚区宽度、接收信号强度、干涉条纹等特征
             即会聚区出现水平偏移现象,如图 9 所示。值得注                          可用作声源运动态势判定。当声源穿越某一号会聚
             意的是,上述临界频率还与声源深度有关,因此,结                           区时,在会聚区的前沿/后沿处,接收信号会显著增
             合声源频率与会聚区的水平偏移量,可估计声源深                            强/减弱,据此可判定声源进入/离开会聚区。在此
             度  [119−120] 。以上空间分布规律可为会聚区的声源                    基础上,假设声源在会聚区宽度内保持匀速直线运
             深度判别提供理论依据,但公开文献中有关算法研                            动,测量声源穿越该号会聚区的方位、时间,并由声
             究较少   [121−122] 。                                 场模型预报会聚区距离及宽度,可根据几何三角关
                 会聚区与非会聚区之间的声场差异可用作会                           系解算声源航向和航速            [126] ;假设声源在会聚区跨
             聚区声源的判定依据。声场的频率 -距离维干涉条                           度内保持匀速直线运动,待声源穿越另一号会聚区,
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