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海底地震波波动成分及传播特性分析

上海交通大学学报 2018年第12期52卷 1627-1633页

作者：孟路稳罗夏云程广利张明敏军事科学院国防科技创新研究院北京100071 海军工程大学电子工程学院武汉430033

为获取海底地震波波动成分及其传播特性,将两层半无限液固海洋模型中的波场表示成复积分的形式,采用鞍点法求解波场复积分的远场近似解,并阐述了与积分解相对应的波动成分及其传播特性.结果表明:海底界面处存在的波动成分包括直达声波... 详细信息

为获取海底地震波波动成分及其传播特性,将两层半无限液固海洋模型中的波场表示成复积分的形式,采用鞍点法求解波场复积分的远场近似解,并阐述了与积分解相对应的波动成分及其传播特性.结果表明:海底界面处存在的波动成分包括直达声波、反射声波、侧面波、透射纵波、透射横波、泄漏瑞利波和Scholte波;其中直达声波、反射声波和透射波的波阵面为球面,侧面波的波阵面为圆锥面,Scholte波的波阵面为圆柱面.并应用高阶交错网格有限差分法对以上各种波的传播过程进行了数值模拟,给出了场量的波场快照,形象直观地显示出空间中存在的波动成分及其传播特性,数值模拟结果与理论分析结论相吻合.

关键词：海底地震波复积分鞍点法有限差分

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浅海中船舶激发的海底地震波试验研究

哈尔滨工程大学学报 2018年第2期39卷 384-391页

作者：孟路稳程广利罗夏云张明敏海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033

为了研究海底地震波的特性,本文在港口开展浅海中船舶激发的海底地震波试验,分析其时频域特性,并与此时船舶的水声信号进行了对比分析。该试验结果表明:海底地震波传播到岸上后衰减较大,因此不宜在岸上布放拾振器对海底地震波进行接收;... 详细信息

为了研究海底地震波的特性,本文在港口开展浅海中船舶激发的海底地震波试验,分析其时频域特性,并与此时船舶的水声信号进行了对比分析。该试验结果表明:海底地震波传播到岸上后衰减较大,因此不宜在岸上布放拾振器对海底地震波进行接收;海底地震波的能量主要集中在5~30 Hz,而在该试验海域中有效传播的主要声波频率在50 Hz以上;与水声信号相比,海底地震波信号变化平缓、衰减慢、适合远距离传播,且海底地震波的时频特征更稳定;垂直轴向压电式振动传感器能同时接收到水声信号和海底地震波信号,但与海底地震波信号相比,水声信号的幅值很小,且能在频域上将两者分离。

关键词：船舶浅海甚低频海底地震波水声信号时频特性试验研究

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浅海地震波波动成分及传播规律分析

华中科技大学学报（自然科学版） 2019年第1期47卷 120-126页

作者：罗夏云孟路稳程广利刘雁春海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033 军事科学院国防科技创新研究院北京100071 海军工程大学导航工程系湖北武汉430033

为获取浅海环境下海底地震波的波动成分和传播规律,基于浅海声场模型推导了浅海地震波各波动成分的复积分表达式,并利用围道积分以及鞍点法对复积分表达式求解,得出了相应波动成分的传播规律.利用高阶交错网格有限差分算法对浅海低频脉... 详细信息

为获取浅海环境下海底地震波的波动成分和传播规律,基于浅海声场模型推导了浅海地震波各波动成分的复积分表达式,并利用围道积分以及鞍点法对复积分表达式求解,得出了相应波动成分的传播规律.利用高阶交错网格有限差分算法对浅海低频脉冲声源激励的海底地震波场进行数值计算,得到了海底地震波场的全波场的数值解.理论推导与数值计算结果表明:浅海海底地震波的波动成分包括直达波、反射波、折射波、Scholte波以及侧面波,按沿海底界面的传播速度可分为四组子波系;直达波、反射波和折射波的波阵面为球面,振幅与1/r (r为虚源到上层流体介质的距离)成正比;表面波的波阵面为圆柱面,振幅与1/r1/2成正比;侧面波的波阵面为圆锥面,振幅与1/r2成正比.

关键词：浅海海底地震波离散谱连续谱有限差分

浅海中声源激发的Scholte波频率特性研究

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振动与冲击 2020年第16期39卷 267-274页

作者：罗夏云孟路稳程广利袁骏刘雁春海军工程大学电子工程学院武汉430033 军事科学院国防科技创新研究院北京100071 海军工程大学导航工程系武汉430033

为了研究Scholte波能量集中在甚低频段的特性。基于浅海声场模型,利用高阶交错网格有限差分算法,仿真分析了硬海底和软海底条件下Scholte波的幅度与声源频率之间的关系。结果表明:两种海底条件下Scholte波的幅度均随声源频率增加而逐渐... 详细信息

为了研究Scholte波能量集中在甚低频段的特性。基于浅海声场模型,利用高阶交错网格有限差分算法,仿真分析了硬海底和软海底条件下Scholte波的幅度与声源频率之间的关系。结果表明:两种海底条件下Scholte波的幅度均随声源频率增加而逐渐减小;开展海上气枪和货轮激发Scholte波的试验,气枪试验分析结果表明:Scholte波受声源频率影响较大,声源频率越高越不利于激发产生Scholte波;货轮试验分析结果表明:Scholte波的能量主要集中在10~25 Hz,频域特征稳定,传播距离远、衰减慢,当货轮由远及近航行时Scholte波能量由弱变强,呈现与货轮航行状态相符的变化趋势。

关键词： Scholte波海底地震波有限差分频率特性浅海

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消声水池中水射流噪声特性试验研究

兵工学报 2018年第6期39卷 1165-1170页

作者：程广利罗夏云孟路稳杨琼方海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033 海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033

为研究水射流的噪声特性,设计并构建了水射流与辐射噪声测试试验系统。评估了消声水池的自由场性能,基于试验系统测量了消声水池中的水射流噪声特性。试验数据分析表明,在消声水池中开展的50 mm口径水射流试验,能较准确地获得射流速度小... 详细信息

为研究水射流的噪声特性,设计并构建了水射流与辐射噪声测试试验系统。评估了消声水池的自由场性能,基于试验系统测量了消声水池中的水射流噪声特性。试验数据分析表明,在消声水池中开展的50 mm口径水射流试验,能较准确地获得射流速度小于20 m/s时的水射流辐射噪声声源级及其谱分布;获取的水射流噪声辐射声功率整体符合与射流速度8次方呈正比的变化规律,射流速度低于20 m/s时的水射流辐射噪声主要由射流中的湍流运动产生。

关键词：消声水池水射流噪声声功率射流速度

舰船地震波传播机理及其在水雷引信中的应用研究

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兵工学报 2017年第2期38卷 319-325页

作者：孟路稳程广利陈亚男张明敏海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033

为了给舰船地震波在水雷引信中的应用提供理论依据,基于波动理论推导了两层半无限海洋环境中舰船地震波的激发机理和质点的运动规律,获取了舰船地震波的传播特性。理论分析结果表明:舰船地震波的波动成分有Scholte波和简正波,都存在低... 详细信息

为了给舰船地震波在水雷引信中的应用提供理论依据,基于波动理论推导了两层半无限海洋环境中舰船地震波的激发机理和质点的运动规律,获取了舰船地震波的传播特性。理论分析结果表明:舰船地震波的波动成分有Scholte波和简正波,都存在低频截止和频散现象,当频率增加到一定值后,频散现象消失,且质点的运动轨迹为椭圆;Scholte波的质点振幅离开海底迅速衰减,其能量主要集中在一个波长深度内,并且其横向衰减慢。应用高阶交错网格有限差分法数值模拟了舰船地震波的传播过程,给出了场量的波场快照和时域波形,数值模拟结果验证了理论推导结论。开展了湖试试验,给出了湖底地震波信号的时频分布特性,分析了舰船地震波作为水雷引信接收物理场的可行性。

关键词：兵器科学与技术舰船地震波水雷引信 Scholte波简正波有限差分

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基于单水听器的移动声源运动参数估计

船舶力学 2017年第11期21卷 1422-1430页

作者：孟路稳罗夏云程广利尚建华张明敏海军工程大学电子工程学院武汉430033

文章基于水声信道的多途结构,提出了一种利用舰船辐射噪声的单水听器声源运动参数估计方法。首先分析了自相关和倒谱多途时延估计方法,并针对传播水槽实验中随声源与单水听器距离增加自相关和倒谱时延峰信干比降低的问题,提出了基于自... 详细信息

文章基于水声信道的多途结构,提出了一种利用舰船辐射噪声的单水听器声源运动参数估计方法。首先分析了自相关和倒谱多途时延估计方法,并针对传播水槽实验中随声源与单水听器距离增加自相关和倒谱时延峰信干比降低的问题,提出了基于自相关和倒谱的联合估计方法,提高了多途时延估计的稳健性;其次针对如何利用估计出的D-SR时延差这唯一信息进行运动参数估计的问题,通过逐步分析说明了径向匀速直线移动声源的运动参数估计问题可以在卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)框架下进行求解;最后应用扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)和迭代扩展卡尔曼滤波(iterated extended Kalman filter,IEKF)对水槽实验数据进行处理,所得结果表明:EKF和IEKF都能利用D-SR时延差信息估计出移动声源的距离、深度和速度,并且IEKF比EKF的跟踪效果更好,证明了方法的正确性和有效性。

关键词：运动参数估计时延估计多途单水听器 EKF IEKF

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一种小孔径阵动平台回波多普勒扩展抑制方法

舰船科学技术 2024年第23期46卷 116-121页

作者：王晓彤杨梦准孟路稳中国人民解放军92020部队山东青岛266071 中国人民解放军91049部队博士后工作站山东青岛266102 杭州应用声学研究所浙江杭州310023 军事科学院国防科技创新研究院北京100071

动平台下在对多普勒敏感信号回波进行速度搜索匹配滤波处理时,相对速度和舷角的耦合关系会造成混响多普勒扩展,导致难以利用速度信息检测低速目标。为在强混响背景中检测低速运动目标,本文在常规波束形成、自身多普勒补偿和速度搜索匹... 详细信息

动平台下在对多普勒敏感信号回波进行速度搜索匹配滤波处理时,相对速度和舷角的耦合关系会造成混响多普勒扩展,导致难以利用速度信息检测低速目标。为在强混响背景中检测低速运动目标,本文在常规波束形成、自身多普勒补偿和速度搜索匹配滤波的基础上提出一种新方法,将分裂波束形成和速度匹配相结合,通过对各速度通道的左右半波束进行后置相位差判断来抑制非关心方位的回波,达到抑制亮点速度和舷角耦合的效果。通过推导不同信噪比下分裂阵相位差的概率密度分布,给出了相位差区间的选择方法。经海试数据验证表明,该方法与常规方法相比可使多普勒展宽减少50%,更有利于从强混响中辨识低速弱目标。基阵孔径越小,平台速度越大,该方法相比常规方法的优势越明显。

关键词：混响抑制运动平台多普勒扩展低速目标分裂波束

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基于两种海底介质的地震波传播特性研究

海军工程大学学报 2017年第6期29卷 13-17页

作者：左雷孟路稳金丹李静威海军工程大学电子工程学院 92677部队

为了解不同海底介质下浅海海底地震波的传播机理,首先从理论上分析了海底地震波的存在条件及其波动成分;然后求解了海底地震波的质点位移分布和运动轨迹。结果表明:硬质海底条件下,海底地震波的波动成分有Scholte波和简正波,具有频散现... 详细信息

为了解不同海底介质下浅海海底地震波的传播机理,首先从理论上分析了海底地震波的存在条件及其波动成分;然后求解了海底地震波的质点位移分布和运动轨迹。结果表明:硬质海底条件下,海底地震波的波动成分有Scholte波和简正波,具有频散现象,同时存在低频截止现象,并且Scholte波的截止频率比简正波低;软质海底条件下,海底地震波的波动成分只有Scholte波;两种海底条件下海底地震波的振动质点都沿椭圆轨道运动。

关键词：海底地震波 Scholte波低频浅海