黄海中部内波特征及其引起的声起伏

用1996年中美联合黄海实验所取得的水文资料,对内波特征进行了分析,结果表明：（1）内波引起的质点垂直位移峰-峰值可达8m;（2）内波主要由第一阶模态控制;（3）内波谱能量密度随频率近似以－3／2次方律减小．根据实验得出的内波谱,给出了海水声速分布的数学模型,在此基础上,用PE方法对由内波引起的不同频率声信号强度起伏进行了数值模拟,并与实验测量结果进行了比较。     

水声通信加权反馈双向Turb均衡器

为了提升自适应双向Turbo均衡器的收敛速度及降低误比特率,提出了采用加权反馈的双向Turbo均衡算法。首先在单个均衡器反馈输入中采用后验均值与先验均值混合的反馈方案,有效提升一轮迭代中均衡器输出的准确性;其次通过后验均值与先验均值的加权合并作为另一均衡器反馈的非因果项输入,在提升反馈输入准确性的同时提升了数据的利用率;最后在权值迭代中采用优化的比例归一化最小均方算法,提升训练阶段均衡器收敛速度。千岛湖试验中,在同样3.75 kbps通信速率的情况下,该方法误比特率仅为传统双向Turbo均衡器的1/3。仿真和试验数据表明,均衡器要达到同样的误比特率,本方法所需迭代轮数更少,在时变信道中系统稳定性更好,误比特率更低,提升了水声通信效率。      

一种基于β-warping变换算子的被动声源距离估计方法

基于浅海简正波水平波数差与波导不变量之间的关系, 本文提出了一种适用于水平不变浅海声波导中接收信号自相关函数的频域卷绕变换算子. 该算子可以将接收信号自相关函数中的简正波互相关成分变换为时域上可分离的脉冲序列, 且脉冲序列的相对延迟时间包含声源距离信息. 利用已知距离的引导声源, 由单水听器记录的脉冲信号即可实现被动声源距离估计. 对仿真和实验获得的脉冲信号数据处理结果验证了该变换算子用于被动声源距离估计的有效性.     

全局矩阵耦合简正波方法与现有模型的比较

水平变化波导中的全局矩阵耦合简正波方法具有数值稳定、计算精度高、计算效率高、适用范围广等优点。骆文于等人开发了全局矩阵耦合简正波模型DGMCM (Luo et al, "A numerically stable coupled-mode formulation for acoustic propagation in range-dependent waveguides," Sci.China-Phys.Mech.Astron.55,572(2012))。与现有耦合简正波模型COUPLE相比,DGMCM模型主要有如下改进:无条件稳定;适用范围更广;计算效率更高。DGMCM模型具有与COUPLE模型同等的计算精度,均能提供声场的完全双向解,两者在计算精度方面均优于基于抛物方程理论的单向声传播模型RAM。本文从理论上分析DGMCM模型与现有模型COUPLE和RAM的差异,并利用数值算例加以验证。      

大陆坡海域二维声传播研究

针对在西北太平洋大陆坡外海进行的一次实验中观测到的接收信号能量在声道轴深度附近较为集中的现象,分析了存在向下斜坡时声源置于海面附近和斜坡表面两种情况下斜坡分别对声传播的影响。通过数值模拟,得到了不同声源深度下的传播损失和脉冲的时域波形,数值结果表明,当声源置于海面附近时,声波在水平不变深海环境中随距离衰减很快,而大陆坡的存在可实现能量的远距离传播;当声源置于斜坡表面时,大陆坡会改变水体中声波能量的分布,使其在声道轴深度附近比较集中,这种传播条件下小掠射角声线产生的时间展宽很小,      

A three-dimensional coupled-mode model for the acoustic field in a two-dimensional waveguide with perfectly reflecting boundaries

This paper presents a three-dimensional(3D) coupled-mode model using the direct-global-matrix technique as well as Fourier synthesis. This model is a full wave, two-way three-dimensional model, and is therefore capable of providing accurate acoustic field solutions. Because the problem of sound propagation excited by a point source in an ideal wedge with perfectly reflecting boundaries is one of a few three-dimensional problems with analytical solutions, the ideal wedge problem is chosen in this work to validate the presented three-dimensional model. Numerical results show that the field results by analytical solutions and those by the presented model are in excellent agreement, indicating that the presented model can serve as a benchmark model for three-dimensional sound propagation problems involving a planar two-dimensional geometry as well as a point source.     

水平变化波导中声传播问题的高效稳定耦合简正波解

提出了一种高效、精确而且数值稳定的耦合简正波方法,用于求解水平变化波导中的声传播问题.与现有的数值模型相比,本方法采用合理的归一化距离解,极大地提高了数值稳定性;通过结合一个前向传播过程和一个后向传播过程,该方法极大地提高了计算精度,可用于精确求解水平变化波导中的声传播问题,尤其适用于大角度斜坡以及海底与海水声阻抗差别...     

高精度声学模拟系统简介

介绍了一套声学模拟系统。系统用采计算机控制,主要由高精度定位子系统、信号收发子系统、环境与目标模拟子系统以及配套软件组成,初步具备开展水声学模拟实验和超声实验的能力。     

浅海异地混响理论与实验比较

在亚洲海国际声学实验(ASIAEX2001)中记录了本地混响和异地混响的实验数据。对数据进行处理时,发现异地混响数据和本地混响数据有较大差异:本地混响衰减和混响垂直相关小于异地混响衰减和垂直相关。为了解释这一现象,根据浅海混响的射线简正波理论,结合三维海底散射模型,给出了浅海异地混响衰减和混响垂直相关的一般表达式。讨论了与本地混响衰减和混响垂直相关的关系,并与实验数据进行了比较。理论计算和实验数据表明:在经过时延(从声源到接收器的传播时间)后,较远距离的异地混响衰减与混响垂直相关可以由本地混响衰减和垂直相关近似表示。     

反转点附近声场的渐近理论

水下声道中一般有三类反转点,在它们附近形成不同类型的反转点会聚区。收、发深度不等的第Ⅲ类反转点会聚区的强度比前两类稍低,但其空间分布范围广泛,在低频远程声场中占有重要地位。本文着重讨论第Ⅲ类反转点附近的声场,给出了计算反转点附近以及焦散线声强的简明表式,提出了形成焦散线会聚的物理条件。理论分析表明,低频情况下第Ⅲ类反转点会聚区的声强与距离的平方成反比、与频率的1/3次方成正比。