[发明专利]次声探测站探测能力评估方法、系统及设备

说明书

本发明属于领域，具体涉及了一种次声探测站探测能力评估方法、系统和设备，旨在解决现有的次声探测站部署通常未能同时考虑环境、气候、地形以及周围次声探测站对探测能力的综合影响来构建的问题。本发明包括：输入待部署次声探测站位置并将待评估区域划分为多个网格，获取待评估次声探测站所在区域的环境信息；计算待评估次声探测站的有效声速模型；判断是否存在探测影区；基于平流层风速计算待部署次声探测站位置到目标网格的可探测声源的最小能量；遍历所有网格获得待部署位置的次声探测站对待评估区域的探测能力。本发明根据波传播理论中声源‑接收点互易原理，计算出探测站的探测能力，对次声探测站的部署具有良好的辅助效果。

技术领域

本发明属于探测技术领域，具体涉及了一种次声探测站探测能力评估方法、系统及设备。

背景技术

次声探测手段可以实现对人为或自然灾害等目标的探测，如火箭发射点定位与推力反演、导弹发射点及落点定位，爆炸源定位与当量估算、地震/火山/泥石流检测等，上述行为均可以产生次声。次声频率低、衰减小，借助于有利的高空大气环境，可实现远距离传播，但和球面波扩散(或传统声波近似直线传播)不同，次声主要通过平流层及热层折射的非直线路径传播，在地面上，其衰减并不随距离增加而递减，并且存在探测影区及能量聚集的波导区，影区基本无法接收到任何次声信号。目前，次声探测装备主要包括两种形式，分别为固定次声站和流动次声站，次声传播受高空大气条件影响较大，具有季节性特征，对于固定台站，优势在于可以不间断监测，但不同季节探测能力变化较大；流动观测装置简单，只适用于进行短期监测，但可根据环境、气候、地形以及周围固定次声探测站等因素来部署。综上所属，该专利的作用体现在：针对固定台站，能够计算不同季节或时间区间内的有效监测区域，为进一步数据处理(如识别)提供判别依据；针对流动观测，可以直接根据该专利计算优势探测区域，避开影区，达到较好的探测效果。最后，根据探测需求，本专利提出了重点目标探测及区域监测的两种部署方式。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即现有的次声探测站部署通常未能同时考虑环境、气候、地形以及周围次声探测站对探测能力的综合影响来构建的问题，本发明提供了一种次声探测站探测能力评估方法，所述方法包括：

步骤S100，输入待部署次声探测站位置并将待评估区域划分为多个网格并选取一个网格作为目标网格，获取待评估次声探测站所在区域的环境信息；所述环境信息包括大气温度参数和大气风速参数；

步骤S200，基于所述环境信息，计算待评估次声探测站的有效声速模型；

步骤S300，基于所述有效声速模型和待评估次声信号，通过射线追踪法或抛物线方程法PE，计算声源点的大气次声传播声线和大气次声传播地面衰减曲线；

步骤S400，基于所述大气次声传播声线和大气次声传播地面衰减曲线，判断是否存在探测影区，避开存在探测影区的区域部署次声探测站；

步骤S500，基于所述大气次声传播声线，读取目标网格的平流层反射焦散点对应的高度H和声传播方向上的平流层风速；

步骤S600，基于平流层反射高度H和高度H上的水平风速，计算待部署次声探测站位置到目标网格的可探测声源的最小能量；

步骤S700，选取另一网格设为目标网格，重复步骤S600的方法，直至遍历所有网格获得待部署位置的次声探测站对待评估区域的探测能力，根据所述探测能力和部署原则部署次声探测站。

在一些优选的实施方式中，还包括对所述待评估区域的定位能力评估的步骤，具体包括：

步骤S800，对设定网格点的多个待评估待部署次声探测站位置到目标网格的可探测声源的最小能量进行排序，将最小能量最高的预设个所述待部署次声探测站位置到目标网格的可探测声源的最小能量叠加，获得探测网对设定网格的定位能力；

步骤S900，选取另一网格作为设定网格，重复步骤S800的方法，直至遍历所有网格获得探测网各网格的定位能力。