基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报方法及系统，涉及舰船总体声学设计相关技术领域，首先确定虚拟边界线；基于波叠加理论，在虚拟边界线上确定虚拟声源；分别构建面声源声压模型和点声源声压模型；根据面声源声压模型和点声源声压模型构建面声源

【技术实现步骤摘要】
基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报方法及系统


[0001]本专利技术涉及舰船总体声学设计相关
，更具体的说是涉及一种基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报方法及系统。

技术介绍

[0002]现代舰船水下探测、识别目标的主要手段就是使用声纳。目前各国舰船都非常重视声隐身设计，尤其是西方国家的舰船声隐身水平已经非常之高，甚至达到了海洋环境噪声级的量级，难以被探测到，因此提高声纳的探测能力显得十分重要。
[0003]声纳的探测距离和定位识别精度受到设备自身性能和其声基阵所处声学环境的影响。影响声呐工作性能的因素包括声呐本身的技术状况和外界条件的影响；比较直接的因素有传播衰减、多路径效应、混响干扰、海洋噪声、自噪声、目标反射特征或辐射噪声强度等，它们大多与海洋环境因素有关。例如，声波在传播途中受海水介质不均匀分布和海面、海底的影响和制约，会产生折射、散射、反射和干涉，会产生声线弯曲、信号起伏和畸变，造成传播途径的改变，以及出现声阴区，严重影响声呐的作用距离和测量精度。现代声呐根据海区声速
‑‑
深度变化形成的传播条件，可适当选择基阵工作深度和俯仰角，利用声波的不同传播途径(直达声、海底反射声、会聚区、深海声道)来克服水声传播条件的不利影响，提高声呐探测距离；通过降低声纳平台区自噪声则可以显著提高声纳的作用距离。又例如还可通过改进声纳系统设计来实现提高声纳探测能力，只是就声纳系统本身而言，只有改进信号处理方式，增大声基阵的孔径才能带来探测距离的增加，而舰船的空间有限，因此依靠增大声纳基阵孔径提升声纳探测能力的方式受到很大制约；因此通过降低平台区噪声对于最大程度发挥声纳系统的自身性能是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报方法及系统，克服现有技术的缺陷。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报方法，具体步骤为：
[0007]以舰壳声纳平台目标区域内的结构表面特点为依据，确定虚拟边界线；
[0008]基于波叠加理论，在虚拟边界线上确定虚拟声源；
[0009]将虚拟边界线离散为多个单元作为面声源，并构建面声源声压模型；
[0010]在虚拟边界线内外添加虚拟声源作为附加点源，并构建点声源声压模型；
[0011]根据面声源声压模型和点声源声压模型构建面声源
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点声源声压模型；
[0012]对面声源
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点声源声压模型进行计算，获得附加点源的最佳数目和最佳位置数据；
[0013]根据面声源
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点声源声压模型，获得声压；
[0014]根据声压与舰壳振速法向分量之间的关系进行舷侧平台自噪声预报。
[0015]可选的，确定虚拟声源为：在虚拟边界线上等间距的选择多个节点作为虚拟声源。
[0016]可选的，面声源声压模型的建立过程为：
[0017]S31、根据波叠加理论，构建初始面声源模型；
[0018]S32、将虚拟边界线离散为多个二次等参数单元；
[0019]S33、对初始面声源模型进行优化获得面声源模型。
[0020]可选的，点声源声压模型的建立过程为：
[0021]S41、根据波叠加理论，构建初始点声源模型；
[0022]S42、根据初始点声源模型和场点声压模型获得点声源声压模型。
[0023]可选的，面声源与附加点源非共面存在。
[0024]可选的，附加点源的最佳数目以及最佳分布位置的获取过程为：
[0025]以精确度和计算效率为基准对面声源
‑
点声源声压模型进行计算，获得附加点源的最佳数目以及最佳分布位置。
[0026]可选的，声舷侧平台自噪声预报步骤为：
[0027]通过面声源
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点声源声压模型获得声压；
[0028]通过监测装置获得舰壳振速数据；
[0029]通过控制变量法获得声压
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振速数据库；
[0030]将声压
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振速数据库的数据作为BP神经网络的输入，对BP神经网络进行训练；
[0031]将最佳面声源
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点声源声压模型获得的声压输入BP神经网络获得对应的振速数据，进行自噪声预报。
[0032]一种基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报系统，包括数据采集模块、数据处理模块、预报模块；
[0033]数据采集模块：采集结构数据以及振速数据；
[0034]数据处理模块：根据结构数据以及波叠加原理确定虚拟边界线；根据虚拟边界线确定虚拟声源；对虚拟声源进行处理构建模型；
[0035]预报模块：根据振速数据和模型计算数据，构建预警联系，针对预警联系进行自噪声预报。
[0036]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报方法及系统，通过等效面源和附加点源的结合不仅提高了计算的准确率还减少了计算的幅度，提高了计算的效率；另外本专利技术还通过神经网络的学习，提高了舰壳声纳平台区自噪声快速预报能力，为研制舰船舷侧声纳平台区自噪声控制提供了重要的方法支撑。
附图说明
[0037]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0038]图1为本专利技术的方法流程示意图；
[0039]图2为本专利技术的结构示意图。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0041]本专利技术实施例公开了一种基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报方法，如图1所示，具体步骤为：
[0042]S1、以舰壳声呐为圆心，以半径为r的舰壳声纳平台作为目标区域；以0.75r为半径确定虚拟边界线；
[0043]S2、基于波叠加理论，在虚拟边界线上等间距的选择多个节点作为虚拟声源；
[0044]S3、将虚拟边界线离散为多个二次单元作为面声源，并构建面声源声压模型；
[0045]根据波叠加理论建立场点声压模型为：
[0046][0047]式中，j为虚数，j2＝
‑
1；k表示波数；ρ
f
为介质密度；c为声速；q(r0)为虚拟声源分布于r0处的声源强度；G
k
(r,r0)为自由空间的格林函数；V
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报方法，其特征在于，具体步骤为：以舰壳声纳平台目标区域内的结构表面特点为依据，确定虚拟边界线；基于波叠加理论，在虚拟边界线上确定虚拟声源；将虚拟边界线离散为多个单元作为面声源，并构建面声源声压模型；在虚拟边界线内外添加虚拟声源作为附加点源，并构建点声源声压模型；根据面声源声压模型和点声源声压模型构建面声源
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点声源声压模型；对面声源
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点声源声压模型进行计算，获得附加点源的最佳数目和最佳位置数据；根据面声源
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点声源声压模型，获得声压；根据声压与舰壳振速法向分量之间的关系进行舷侧平台自噪声预报。2.根据权利要求1所述的一种基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报方法，其特征在于，确定虚拟声源为：在虚拟边界线上等间距的选择多个节点作为虚拟声源。3.根据权利要求1所述的一种基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报方法，其特征在于，面声源声压模型的建立过程为：S31、根据波叠加理论，构建初始面声源模型；S32、将虚拟边界线离散为多个二次等参数单元；S33、对初始面声源模型进行优化获得面声源模型。4.根据权利要求1所述的一种基于等效面源和附加点源的舰艇噪声预报方法，其特征在于，点声源声压模型的建立过程为：S41、根据波叠加理论，构建初始点声源模型；S42、根据初始点声源模型和场点声压模型获得点声源声压...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝，胡金华，徐魁，张卫，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：