对探潜声纳模拟仿真的技术实现

２ 在建 立 水声 模 型 时我 们 主要 考 虑以
的 强 度 Ｉ与 基 准 强 度 Ｉ 比 值 的 常 用 对 数 乘 ｎ 以 １ 可 用下 面 的 公 式 表 示 出来 ： ０，
Ｉ ＝ １ Ｌ ０× ＬＯＧ（ Ｉ／ Ｉ ｎ
信 号 。 这 一 数 据 库 的 建 立 与 水 声 资 料 的 下 主 要 因 素
【 关键 词】 纳 模拟 仿真 声 【 中图分类号］ ＴＰ３ １
［ 文献标识码】 Ａ
【 文章编 号】０ ７ ４１ （ ０ ０ ４ ０ ２ — ２ ｌ ０ －９ ６ ２ １ ）０ — ０ ８ ０
众 所 周 知 ， 洋 环 境 千 变 万 化 ， 拟 把 海 洋 混 响 与 海 洋 噪 声 统 称 为 噪 声 信 海 模 器 不 可 能 对 之 有 精 确 的 模 拟 ， 只 能 有 而 选 择 地 以 典 型 的 海 洋 环 境 为 背 景 ， 它 把 理想化 为完全符合水声原理 的海洋环境 。 水 声 条 件 改 变 后 ， 利 用 水 声 原 理 的 相 再
Ｐ＿ 压 力 ， 公斤 （ 方 厘米 ， 范 围在 ｌ 平 其 公斤 （ 方厘 米＜Ｐ ０ ０公 斤 （ 方厘 米 。 平 ＜１ ０ 平
Ｓ——盐 度 ， ， 范 围 为 ０ ＜Ｓ ３ ‰ 。 ‰ 其 ‰ ＜ ７ ｃ ——声 速 ， ／秒 。 米 实 际 工 作 中 ， 为 海 水 温 度 是 不 均 匀 因 的 ， 们 所关 心 的 只 是海 区 中的 声 速分 布 。 我 从 对 实 装 的 使 用 情 况 来 看 ， 们 认 为 浅 海 我 海 区 的 声 速 分 布 是 均 匀 的 ， 速 的 值 可 取 声 １０ ０米 ／秒 。 ５
示是声纳 员选定的方位范围 内的信号 ， 这 种 信 号 即 包 括 噪 声 信 号 （ 景 信 号 ） 也 包 括 背 ， 处 在 声 纳 有 效 作 用 距 离 内 的 目 标 反 射 信 号 的视频信号 。 从 已确定的 终端性 的模拟 思路出发 ，
可 以 用 下 面 的 数 学 模 型 作 为 仿 真 处 理 对 象 ：
２ ２ 声 强 与声强级 ．
单 位 时 间 内 ， 过 一 个 与 指 定 方 向 垂 通 直 的 单 位 面 积 上 的 平 均 声 能 ， 声 学 中 用 水
声强来描述这一概念 。
一
式 中 ０（ 为 仿真 对 象 ， （ 为 噪 声对 Ｗ） Ｅ ｗ）
象 ， ｗ ） 目标 对 声 信 号 的 反 射 。 把 处 理 Ｎ（ 为 即 为 我 们 所 需 的 ０（ ） 号 。 ｗ 信
而 不 是 实 时 产 生 的 。 我 们 采 用 了 建 立 数 好 后 的 Ｅ ｗ） 号 与 Ｎ（ 信 号叠 加到 一起 ， （ 信 ｗ） 据 库 的 方 法 来 模 拟 声纳 的 典 型 工 作 状 态 ， 数 据 库 用 来 存 储 和 管 理 录 制 的 全 部 水 声
个 声 波 的 声 强 级 （Ｌ） 于 这个 声 波 Ｉ 等
大 的变化 。 从 视 频 系 统 来 看 ， 示 器 上 的 视 频 显 显
１ ×（ 一 ３ ） ０ １ ５× Ｐ ４ Ｓ ５ ＋ ．７
上 式 中 ， 物 理 量 的 意 义 和 单位 如下 ： 各
Ｔ ＿＿温 度 ， ， 范 围 在 一 ４℃ ＜Ｔ＜３ ℃ 其 ０
℃ 。
洋 环境 。 对 声 纳 音 频 信 号 的 模 拟 ， 们 采 用 了 我 以 声 卡 为 硬 件 基 础 ， 用 Ｄｉ ｅ ｔ 中 的 运 ｒ ｃＸ Ｄｉｅ ｔ ０ ｎ ｒ ｃ Ｓ ｕ ｄ技 术 实 现 对 声 音 的 模 拟 ， 而 从 获得所需要的音频信号 。 对 声 纳 视 频 信 号 的 模 拟 方 法 ， 们 运 我 用 Ｄｉｅ ｔ 中 的 Ｄｉｅ ｔ ｒ ｗ 技 术 实 现 对 实 ｒ ｃＸ ｒｃｄａ 装系统中声纳余辉显示的模拟。
的反 射 。 声 纳 员 通 过 对 接 收 信 号 的 侦 听 ， 可 以 确 定 声 纳 系 统 是 否 探 测 到 在 声 纳 的 有 效 作 用 距 离 内 有 目 标 存 在 。 有 目 标 存 在 时 与 没 有 目 标 存 在 时 ， 频 信 号 的 频 音 率 成 份 显 然 不 同 ， 波 的 声 源 级 也 有 很 回
多 少 密 切 相 关 。 水 声 资 料 越 丰 富 ， 据 数 ２ １ 声速 ．
库 就 越 全 面 ， 拟 器 所 达 到 的 效 果 与 实 模
际越接近 。 从 音 频 系 统 来 说 ， 动 声 纳 接 收 到 的 主
１ 建 模思路
声 纳 模 拟 器 要 求 从 视 频 和 音 频 两 个 方 面 来 模 拟 声 纳 的 实 际 工 作 情 况 。 因 为 模 拟 器 中 没 有 信 号 发 生 器 ， 有 信 号 处 没 理系统 ， 拟 的原始信 号 只能是现 成的 ， 模
Ｏ（ ＝Ｅ（ ＋ ｗ ） ｗ） Ｗ） Ｎ（
关 知 识 对 之 进 行 处 理 ， 到 改 变 后 的 海 得
乌 德 公 式 较 为 简 单 而 又 保 持 了 一 定 精 度 地
反 映 了 它 们 对 声 速 的 影 响
Ｃ ＝ ｌ ０ ＋ ４２ × Ｔ 一 ０． ３７ × Ｔ ＋ １． ４５ １ ０
号 ） 一 种 是 海 洋 中 各 种 目标 对 发 声纳模拟仿真的技术实现
邓 歌 明 郭新峰 （． １ 海军 飞行学 院 辽宁葫芦 岛 １ ５ ０ ； 海 军 ９ ８１ ２ ０ １ ２． ２ ９部队 辽宁大 连 ｌ ６ １ ） １ ６ ０
［ 摘 要 】 纳 模 拟 器 的 难 点 主 要 集 中 在 对 水 声 处 理 的 模 拟 计 算 和 声 纳 音 频 、 视 频 信 号 的 模 拟 。 声