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浅海波导中低频声场干涉简正模态的判别

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孟瑞洁, 周士弘, 李风华, 戚聿波. 2019: 浅海波导中低频声场干涉简正模态的判别, 物理学报, 68(13): 194-204. doi: 10.7498/aps.68.20190221
引用本文: 孟瑞洁, 周士弘, 李风华, 戚聿波. 2019: 浅海波导中低频声场干涉简正模态的判别, 物理学报, 68(13): 194-204. doi: 10.7498/aps.68.20190221
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Meng Rui-Jie, Zhou Shi-Hong, Li Feng-Hua, Qi Yu-Bo. 2019: Identification of interference normal mode pairs of low frequency sound in shallow water, Acta Physica Sinica, 68(13): 194-204. doi: 10.7498/aps.68.20190221
Citation: Meng Rui-Jie, Zhou Shi-Hong, Li Feng-Hua, Qi Yu-Bo. 2019: Identification of interference normal mode pairs of low frequency sound in shallow water, Acta Physica Sinica, 68(13): 194-204. doi: 10.7498/aps.68.20190221
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浅海波导中低频声场干涉简正模态的判别

  • 中国科学院声学研究所, 声场声信息国家重点实验室, 北京 100190;中国科学院大学, 北京 100049

  • 中国科学院声学研究所, 声场声信息国家重点实验室, 北京 100190

Identification of interference normal mode pairs of low frequency sound in shallow water

  • 摘要: 浅海波导中,低频宽带声场中干涉简正模特性可用于声源定位和环境参数反演,然而实际应用中由于存在声源位置不确知、某些简正模激发较弱、模型参数选取失配等因素的制约,导致干涉简正模阶数的判别存在问题.结合水平线列阵应用,根据阵列接收信号中干涉简正模成分的波束输出角度与距离无关但与干涉简正模阶数和频率相关的波导固有频散特性,提出了一种基于阵元域接收信号自相关函数WARPING变换过滤干涉简正模,进而对其波束输出角度进行模基匹配判别简正模阶数的方法.利用2011年北黄海海域声学实验中坐底布放的32元水平线列阵接收的爆炸声脉冲信号,对方法进行了验证.并由仿真数据分析了声速剖面、海底参数和水深等参数失配及信噪比对方法性能的影响.结果表明水深变化14％ 以上对干涉简正模波束输出角度的提取值影响最大,可引起方法失效;声速剖面和海底参数在一定失配范围内对方法性能的影响可忽略;方法要求单阵元信噪比大于2 dB.
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浅海波导中低频声场干涉简正模态的判别

  • 中国科学院声学研究所, 声场声信息国家重点实验室, 北京 100190;中国科学院大学, 北京 100049
  • 中国科学院声学研究所, 声场声信息国家重点实验室, 北京 100190

摘要: 浅海波导中,低频宽带声场中干涉简正模特性可用于声源定位和环境参数反演,然而实际应用中由于存在声源位置不确知、某些简正模激发较弱、模型参数选取失配等因素的制约,导致干涉简正模阶数的判别存在问题.结合水平线列阵应用,根据阵列接收信号中干涉简正模成分的波束输出角度与距离无关但与干涉简正模阶数和频率相关的波导固有频散特性,提出了一种基于阵元域接收信号自相关函数WARPING变换过滤干涉简正模,进而对其波束输出角度进行模基匹配判别简正模阶数的方法.利用2011年北黄海海域声学实验中坐底布放的32元水平线列阵接收的爆炸声脉冲信号,对方法进行了验证.并由仿真数据分析了声速剖面、海底参数和水深等参数失配及信噪比对方法性能的影响.结果表明水深变化14％ 以上对干涉简正模波束输出角度的提取值影响最大,可引起方法失效;声速剖面和海底参数在一定失配范围内对方法性能的影响可忽略;方法要求单阵元信噪比大于2 dB.

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