Page 115 - 《应用声学》2025年第3期

第 44 卷 第 3 期 梁启慧等： 不完全深海声道下多途到达结构特性及测距 649

仿真参数设置如第 1 节所示；完全深海声道环境海 以区分，故声源处的海面反射可以忽略不计。因此
深 5000 m，其余参数设置与不完全深海声道相同。 不完全深海声道海底反射声区的本征声线包括直
结果表明，完全深海声道环境下，海面声速小于海底 达声线、一次海底一次海面反射声线及其余多次反
声速，有足够的深度余量让小掠射角声线反转，使得 射声线。其海底反射声场在水平不变波导中，声线
直达声区与第一声影区范围非常远 (图 3(a))，因此 程函可以表示为 [22]
∫
可以利用一次反射声线与直达声线的时延差进行 z r √ 2 2
ξ(r, z) = n (z) − cos (α)dz
中远程测距 (图 4(a)) [17] ；不完全深海声道，由于海 z s
面声速大于海底声速，没有足够的深度余量让小掠 + R ∗ cos(α), (1)
射角声线在到达海底之前反转 [21] ，其直达声区与第 传播时间可由以
一声影区传播范围均较小 (图 3(b))，如果仅采用一
ωt = k 0 ξ(r, z) (2)
次海底一次海面反射和直达波的时延差则难以进
行中远程测距(图4(b))。 得出
当声源位于海表面附近、接收器远离声源时， t = ξ(r, z)/c 0 , (3)
直达声波与海面反射波到达接收器的时间接近，难
6500
6000
͜୧૯ܿ/dB
0 110 5500
5000
500 105
1000 100 4500
ኄʷॖӝ ܳ᤭௑णࣀ/ms 4000 ĞD-BSR
1500 95 3500
ງए/m 2000 90 3000
85
2500
2500
3000 80
2000
3500 75
1500
0 5 10 15 20 25 30
4000 70
ᡰሏ/km
4500 ᄰ᣺ܦӝ 65
(a) ߹Лງ๒ܦ᥋
5000 60
0 10 20 30 40 50 2200
ᡰሏ/km
2000
(a) ߹Лງ๒ܦ᥋
1800
͜୧૯ܿ/dB
0 100 1600
ኄʷ͘ᐑӝ ኄ̄͘ᐑӝ
95 1400
200 ܳ᤭௑णࣀ/ms
90 1200 ĞD-BSR
400
85 1000
600 80 800
ງए/m 800 75 600
1000 70 400
0 5 10 15 20 25 30
65
1200 ᡰሏ/km
60 (b) ˀ߹Лງ๒ܦ᥋
1400 ᄰ᣺ܦӝ ኄʷॖӝ ኄ̄ॖӝ
55
图 4 完全深海声道与不完全深海声道下距离与直
1600 50
0 10 20 30 40 50 达声和海底海面反射声多途时延差关系
ᡰሏ/km
Fig. 4 The relationship between the distance un-
(b) ˀ߹Лງ๒ܦ᥋
der complete deep-sea sound channel and incom-
图 3 完全深海声道与不完全深海声道声传播情况 plete deep-sea sound channel and the multipath
Fig. 3 Sound propagation in complete and incom- delay difference between direct sound and seabed
plete deep sea channels surface reflection sound