[发明专利]一种运动平台下宽带信号海底空时混响建模和仿真方法

权利要求书

1.一种运动平台下宽带信号海底空时混响建模和仿真方法,其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：设定发射信号、海洋环境、运动平台以及海底粗糙程度相关参数；

步骤二：采用网络模型布置海底表面的混响散射单元，设定散射单元的取值范围和以及各散射单元的空间位置坐标；

步骤三：依据运动平台的径向运动速度求解各散射单元的波形压缩参数；

步骤四：根据Lambert散射定律设定各散射单元的散射系数，根据海底粗糙程度设定各散射单元的声程时延差；

步骤五：根据海底散射单元的起伏大小求解FARROW结构滤波器的最优权值，并存储得到的原型滤波器参数；

步骤六：将各散射单元的时延差输入至原型滤波器得到拟合的滤波器参数，利用拟合的滤波器参数对受多普勒影响导致波形伸缩的宽带信号进行滤波以生成混响时间序列；

步骤七：迭加所有散射单元的时间序列得到总混响波形。

2.根据权利要求1所述的运动平台下宽带信号海底空时混响建模和仿真方法，其特征在于：步骤一中，发射信号参数包括发射信号的脉宽、带宽、发射声源深度以及接收声源深度；海洋环境参数包括海深、水声声速以及海面的散射系数；运动平台包括接收阵的阵元数、运动方向以及运动速度；海底粗糙参数包括海底的散射强度和粗燥海底的起伏大小。

3.根据权利要求1所述的运动平台下宽带信号海底空时混响建模和仿真方法，其特征在于：步骤三的具体步骤如下：

步骤31：假设海底散射体相对于轴向的入射角为α，相对于速度方向的入射角为θ，与坐标平面的俯仰角为运动平台的运动速度为ν，则海底散射单元相对于运动平台的径向运动速度ν_d为

步骤32：运动平台的径向运动速度ν_d造成的波形压缩参数η为

其中，c为水中的传播速度；

步骤33：假设散射单元距离接收点的距离为d₀，则目标回波r_rec为

其中，s(t)为声源发射信号。

4.根据权利要求1所述的运动平台下宽带信号海底空时混响建模和仿真方法，其特征在于：步骤四的具体步骤如下：

步骤41：依据海底粗糙程度设定散射单元的散射系数服从均值为μ的高斯分布，第i个散射单元的散射强度A(i)为

其中，为声波的入射角，ζ为声波的反射角；

步骤42：依据海底的起伏程度设定第i个散射单元的声程时延差Δτ_i，Δτ_i服从(τ₁,τ₂)的均匀分布，τ₁和τ₂为事先设定值。

5.根据权利要求1所述的运动平台下宽带信号海底空时混响建模和仿真方法，其特征在于：步骤五的具体步骤如下：

步骤51：拟合数字时延滤波器频率特性的目标函数为

minimax W(ω)|H(e^jω)-H_d(e^jω)|

其中，H(e^jω)为理想的无限长度h(n)的傅里叶变换，H_d(e^jω)为目标频率特性，W(ω)为频率加权函数；

步骤52：设小数时延d的范围为[-0.5,0.5]，多项式拟合的阶数为p，则时延滤波器的传递函数H_d(e^jω)为：

其中，C_m(n)为小数时延滤波器的拟合系数，N为时延滤波器的抽头数。