海洋环境噪声声学成像的仿真研究

【摘要】： 对于常规声呐系统来说海洋环境噪声一直被认为是无用的背景噪声,无论主动系统还是被动系统都将受到海洋环境噪声的干扰。然而,海洋环境噪声声学成像仅利用海洋环境噪声自身就可以探测目标,并得到目标的可视图像。它本质上属于被动探测,类似于在大气中使用光学相机的成像。它的优点是不必发射声信号,省去了大功率声源,而仅利用目标对环境噪声源的散射,甚至能够利用其反射和多径效应增强成像的性能。 本文对海洋环境噪声声学成像理论进行了初步的仿真研究,用波动理论分析研究了散射球体在不同程度的各向异性噪声场中的能见度。首先,建立了点源的格林函数,将其推广至无限大球体上分布的噪声源,通过改变分布角度得到不同程度的各向异性噪声场,然后利用端射线阵作为声学透镜,分别仿真分析了单个阵元和线阵对目标的能见度。最后根据仿真分析的结果和实际情况对海洋环境噪声成像实验进行了初步的设计。研究了实验中作为声学透镜的声反射器和接收基阵的主要参数对噪声成像性能的影响,其中包括反射器的孔径和曲率半径的大小,反射器的焦距和增益,反射器表面应使用的材料,以及接收基阵的大小和所需阵元的个数。并对这些参数进行了估算,给出在实际应用中的范围。