浅海环境中用于目标深度属性判别的线谱起伏特征量分析

作     者：邓玉鑫 刘雄厚 杨益新 Deng Yu-Xin;Liu Xiong-Hou;Yang Yi-Xin

作者机构：西北工业大学航海学院西安710072 陕西省水下信息技术重点实验室西安710072 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2024年第73卷第13期

页      面：175-189页

核心收录：

学科分类：04[教育学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:U2341203,12274346) 国家重点研发计划(批准号:2016YFC1400200)资助的课题。 

主　　题：线谱起伏 深度属性判别 浅海环境 简正波 

摘      要：浅海环境中目标辐射线谱的起伏特征可用于水面、水下目标深度属性判别.已有研究未给出表征水面、水下线谱起伏差异的物理量性质,导致利用不同物理量进行目标深度属性判别时性能不佳.针对这一问题,本文从声源深度起伏所导致的线谱起伏出发,采用微分方法与统计方法对线谱起伏规律进行分析,研究了线谱起伏产生的物理机理,得到了适合用于水面、水下目标深度属性判别的物理量.首先,分别推导了复声压实部、声功率与声压幅值关于声源深度的导数关系式,得到了以上三种物理量在声源深度起伏时的起伏大小;其次,利用仿真实验数据从接收深度、声源水平距离、线谱频率等层面对理论推导进行验证,并对线谱的归一化起伏特征进行了分析.最后,利用海试数据验证了相关结论.结果表明,当声源的深度起伏时,水面、水下线谱的起伏差异源自各阶模态的相互作用.声源频率、声源水平距离、接收深度三种因素决定了模态间相互作用的性质.声压幅值适用于构建目标深度属性判别特征量,可用于表征低频线谱的强度起伏差异.数值仿真和海试数据处理结果表明,相较于声压实部和声功率,利用声压幅值构建的归一化水面、水下目标深度属性判别特征量具有更优性能.