【技术实现步骤摘要】
：本专利技术属于水声学和水声信号处理，具体涉及一种声速失配时的缩比试验声压补偿方法。
技术介绍
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技术介绍
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1、缩比试验是研究水下目标声散射特性和主动声纳目标探测性能的一种等效试验方法。利用目标缩比模型，可在水池或湖上开展针对实艇海上试验的可控和可重复性缩比试验验证研究，降低实测试验条件下的探测性能验证复杂度。缩比试验的开展要求保证声学相似性，从而获得和实际海洋环境中等价的声场传播规律和目标回波特性。现阶段，水声缩比试验主要围绕对实艇目标的几何缩比开展，并根据声学相似性原则提高发射信号频率使ka保持不变，从而根据等效目标的声散射特性获得实艇目标的声散射特性。由于在目标声散射特性测量过程中可以去除水声信道的影响，缩比试验中声速的变化可以忽略。
2、针对目标探测性能的缩比试验验证则要求水声环境声速剖面保持一致，避免缩比后声压变化引入的误差。然而在实际缩比试验开展过程中，实际海洋环境和湖/实验室波导中的水声声速剖面难以保证完全相同，缩比后水声环境的变化，尤其是声速剖面的改变将使缩比试验声压在水平距离上产生误差，导致依赖距离传播损失的探测性能验证能力下降。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种声速失配时的缩比试验声压补偿方法，该方法基于简正波模型提出了一种水平距离维声压补偿方法，通过计算与声速失配大小有关的声压距离相位补偿因子，实现对声速剖面线性失配导致的声压误差的非线性补偿，可有效解决声速剖面线性失配导致的
2、本专利技术的技术解决方案是，提供一种声速失配时的缩比试验声压补偿方法，包括以下步骤，
3、步骤一：确定缩比系数n，对非缩比试验环境的水声环境几何参数进行1/n缩放，确定无声速失配时缩比试验参数；
4、步骤二：根据非缩比试验环境和缩比试验环境声速剖面计算声速失配量大小δc，计算无声速失配环境中声速剖面的平均值c0作为参考声速；
5、步骤三：设置声速失配修正系数α，计算声压场距离相位补偿系数β；
6、步骤四：根据距离相位补偿系数β确定补偿后缩比试验声压场的距离相位项对水平距离r′重采样，获得新的水平距离采样
7、步骤五：根据水平距离采样确定补偿后缩比试验声压数据的表达式，计算补偿后声压数据；
8、步骤六：利用简正波模型生成非缩比试验环境中的声压数据，计算补偿前后声压幅度的均方根误差和补偿增益；
9、步骤七：根据距离相位补偿增益调整声速失配修正系数α，确定是否对缩比试验声压数据再次补偿。
10、作为优选，步骤一具体操作如下，假设实际目标半径为a，在保证声学参数ka不变的条件下，缩比目标模型的半径为a′，此时缩比系数计算公式为
11、n＝a/a′,
12、则无声速失配时的缩比试验参数为
13、h′＝h/n,
14、z′s＝zs/n,
15、z′＝z/n,
16、r′＝r/n,
17、其中，h，zs，z，r分别为非缩比试验中的水深，声源深度，接收深度和接收水平距离；h′，z′s，z′，r′分别为缩比试验中的水深，声源深度，接收深度和接收水平距离。
18、作为优选，步骤二具体操作如下，假设无声速失配缩比试验环境中的声速剖面为c(z)，实际缩比试验环境中声速剖面为c′(z)，对声速剖面进行平滑拟合处理后，声速失配量大小计算为
19、δc＝c′(z)-c(z)
20、参考声速c0的计算公式为
21、
22、作为优选，步骤三具体操作如下：在缩比试验中声速失配为δc条件下，水平波数满足关系
23、
24、其中，ω′为缩比试验中声源角频率，为无声速失配时缩比试验声压场水平波数，k′zm为对应的垂直波数，声速失配程度δ＝δc/c0；α为声速失配修正系数，用于补偿水平波数线性近似过程引入的误差；当声速失配量较小时，声速失配修正系数初始值设为α＝1；由此，声压场距离相位补偿系数计算为
25、
26、作为优选，步骤四中，在确定距离相位补偿系数β后，有无声速失配时的缩比试验声压距离传播相位项满足关系
27、
28、其中，水平距离采样为复数的虚部单位。
29、作为优选，步骤五中，无声速失配条件下，缩比试验声压场表达式为
30、
31、其中，ψ′m(·)为缩比试验环境中激发的第m号模深度函数，m为缩比试验环境中声源激发的简正波模总数，ρ(z′s)为声源深度的水体密度，通常取1g/cm3；当存在声速失配时，缩比试验声压表达式为
32、
33、利用步骤四中距离相位补偿关系，补偿后缩比试验声压表达式可写为
34、
35、对距离相位项进行补偿可抵消声速失配导致的水平距离上声压误差。
36、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
37、针对目前声速失配导致的水声缩比试验声压在水平距离上不准确的问题，给出了一种声速失配时的缩比试验声压补偿方法。该方法利用简正波模型建立声压场表达式，获得缩比环境中声速失配大小与水平波数变化之间的映射关系，再将水平波数的变化映射到声压场在水平距离上距离相位项的变化，确定距离相位补偿系数，最后利用非线性插值方法对声压数据进行补偿，从而获取与非缩比试验环境中一致的声压数据。仿真结果表明，本专利技术在不同频率和不同声速失配大小等两方面均可获得符合要求的声压数据，证明本方法可以降低缩比试验中声速剖面不一致导致的声压误差，为缩比试验探测性能验证提供准确的声压数据。
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1.一种声速失配时的缩比试验声压补偿方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的声速失配时的缩比试验声压补偿方法，其特征在于：步骤一具体操作如下，假设实际目标半径为a，在保证声学参数ka不变的条件下，缩比目标模型的半径为a′，此时缩比系数计算公式为
3.根据权利要求1所述的声速失配时的缩比试验声压补偿方法，其特征在于：步骤二具体操作如下，假设无声速失配缩比试验环境中的声速剖面为c(z)，实际缩比试验环境中声速剖面为c′(z)，对声速剖面进行平滑拟合处理后，声速失配量大小计算为
4.根据权利要求1所述的声速失配时的缩比试验声压补偿方法，其特征在于：步骤三具体操作如下：在缩比试验中声速失配为Δc条件下，水平波数满足关系
5.根据权利要求1所述的声速失配时的缩比试验声压补偿方法，其特征在于：步骤四中，在确定距离相位补偿系数β后，有无声速失配时的缩比试验声压距离传播相位项满足关系
6.根据权利要求1所述的声速失配时的缩比试验声压补偿方法，其特征在于：步骤五中，无声速失配条件下，缩比试验声压场表达式为
【技术特征摘要】
1.一种声速失配时的缩比试验声压补偿方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.根据权利要求1所述的声速失配时的缩比试验声压补偿方法，其特征在于：步骤一具体操作如下，假设实际目标半径为a，在保证声学参数ka不变的条件下，缩比目标模型的半径为a′，此时缩比系数计算公式为
3.根据权利要求1所述的声速失配时的缩比试验声压补偿方法，其特征在于：步骤二具体操作如下，假设无声速失配缩比试验环境中的声速剖面为c(z)，实际缩比试验环境中声速剖面为c′(z)，对声速剖面进行平滑拟合...
【专利技术属性】
技术研发人员：王贺，马文博，谷新禹，王栋梁，王方勇，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一五研究所，
类型：发明
国别省市：
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