水声宽带信号波形预报技术研究

2012-10-13笪良龙

海洋科学 2012年11期

唐帅, 笪良龙, 谢骏

(海军潜艇学院, 山东青岛 266071)

随着精细化水下声信息特征的需求日趋增加,宽带波形预报已成为信号级仿真的核心研究内容,为了更深入地研究水声信道对信号传输以及水声装备探测性能的影响, 传统的从能量损失角度考虑的方法显然已经无法满足研究需求。

长期以来, 水声信道的建模和仿真主要是针对低频、相对带宽较窄的信号进行研究, 缺乏对宽带水声信道的建模和仿真研究, 更缺乏能够满足波形快速预报需求的宽带水声信道模型。水声传播建模通常是从频域波动方程出发, 求解特定条件下的声压场。研究海洋宽带信号的传播波形仿真问题, 首先需要进行宽带传播模型的研究。宽带传播模型主要分为频域方法和时域方法两大类[1], 如图1所示。

图1 宽带传播模型Fig. 1 Schematic of two approaches to broadband modeling

一般说来, 海洋信道是时变、空变的随机信道,但是当观察或处理时间不是过分长时, 海洋信道可以作为时不变信道, 本文就是基于此假设, 开展宽带信号波形预报研究。本文分析了宽带传播模型的基本原理和实现技术, 研究了基于波束位移射线简正波(BDRM)的频域傅立叶合成波形预报算法和基于 BELLHOP射线模型的时域波形预报算法, 并针对典型环境条件, 进行了宽带波形仿真分析, 并对模型的适用性进行了讨论。