申请/专利权人：中国人民解放军92150部队;中国人民解放军海军工程大学;武汉深海蓝科技有限公司

申请日：2023-12-29

公开（公告）日：2024-05-17

公开（公告）号：CN118050712A

主分类号：G01S7/52

分类号：G01S7/52

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.06.04#实质审查的生效;2024.05.17#公开

摘要：本发明提供了一种基于阵列幅相及海洋环境特性的主动声纳效能评估方法，属于信息技术领域。本发明将海洋环境特性利用仿真技术耦合至混响信号、海洋噪声信号、目标回波信号中，并结合声纳阵列幅相特性构建多阵元接收信号；最后模拟常规声纳信号处理流程，利用CBF、MVDR波束形成方法得到方位‑距离功率谱图，并计算方位估计误差、信混比、检测概率等评估指标。本发明模拟了主动声纳探测的全过程，并且在模拟过程中，考虑了真实海洋环境的各种特性，并将这些特性整合进发明中。本发明给出了评估主动声纳效能的方法，能以非常小的成本对主动声纳是否符合探测要求给出准确的判断。

主权项：1.一种基于阵列幅相及海洋环境特性的主动声纳效能评估方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤S1：设置海洋环境的各项参数，包括海底的密度、声速、纵波和横波的吸收系数、声纳的深度、声线条数及散射点个数；准备描述海水声速剖面以及描述海底高低起伏的bty文件，同时计算出海底的反射系数并给出brc文件；其中，海底设为沉积层+基底层模型；步骤S2：根据给出的参数以及文件生成ENV文件，运行bellhop工具，生成arr到达文件；步骤S3：根据arr到达文件进行混响仿真，得到海底混响信号和海面混响信号，对两种信号进行叠加得到海洋混响信号；步骤S4：将海洋以声纳为中心划分为N个扇形区，每个扇形区通过独立的bty文件描述其海底的起伏情况，重复步骤S1-S3，对每个扇形区进行独立的混响仿真，再对各扇形区的混响信号进行叠加即得到总的海洋混响信号；步骤S5：设置假设目标的方位、距离、深度，计算出目标信号，与步骤S4得到的海洋混响信号进行叠加，得到单个接收声纳所接收到的信号；步骤S6：根据接收声纳阵列的几何参数计算其阵列流形，由阵列流形和步骤S5计算出的单声纳接收信号生成出整个阵列所接收的信号，再向每路信号加上高斯噪声来模拟各种干扰信号，得到主动声纳系统最终接收到的阵列信号；步骤S7：对步骤S6生成的阵列信号进行预处理，包括滤波和背景均衡；步骤S8：将预处理后信号的持续时间均匀分割成N个小段，每个小段在不同的假设目标方位上做CBF或MVDR波束形成，计算波束形成后的功率，最后得到一张距离-方位-功率谱图，简称功率谱图；根据功率谱图来判断目标的方位和距离；步骤S9：对于理想情况和给定的幅相特性，分别生成两张功率谱图；设给定的声纳的幅相特性是经过实际测量的，对比两张功率谱图，得出实际声纳的效能；步骤S10：为了定量地评估声纳装置的效能，在步骤S8通过功率谱图估算出目标的方位后，以此方位角度对阵列信号的全部时间段做波束形成，通过波束形成后的信号分别计算方位估计误差、信混比、检测概率三项指标；对比理想声纳和实际声纳计算出的指标，结合功率谱图评估声纳装置的效能。

全文数据：

权利要求：

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