【摘要】：水聲系統(tǒng)及理論的研究工作流程較為復(fù)雜,對(duì)于水下聲場(chǎng)的描繪有助于對(duì)聲吶系統(tǒng)的工作性能提出指導(dǎo)性改進(jìn),對(duì)水聲理論算法進(jìn)行數(shù)學(xué)層次的驗(yàn)證,所以水下聲場(chǎng)建模越來(lái)受到各國(guó)水聲行業(yè)從業(yè)人員的重視,相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)施層出不窮。在聲場(chǎng)建模仿真領(lǐng)域,由于射線聲學(xué)理論具有物理圖像清晰、計(jì)算速度快、適用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn),其在水聲學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)水下無(wú)人設(shè)備的研究如火如荼的進(jìn)行,其研究廣度深度都越來(lái)越高,為提高水下無(wú)人平臺(tái)搜索探測(cè)能力,協(xié)助水面水下艦艇完成探測(cè)定位功能,可以在水下無(wú)人設(shè)備上嵌入聲場(chǎng)建模仿真軟件,結(jié)合所在水域參數(shù),進(jìn)行本地聲道中的聲場(chǎng)建模以提高無(wú)人設(shè)備的主動(dòng)和被動(dòng)探測(cè)性能,提高水下無(wú)人設(shè)備在水下探測(cè)中的自給能力和目標(biāo)探測(cè)效果。本論文首先對(duì)射線聲學(xué)和高斯束理論進(jìn)行了介紹及研究,通過(guò)射線聲學(xué)理論得出描述聲線軌跡的方程,該方程是軟件進(jìn)行聲線追蹤的核心算法,并為后續(xù)的高斯束理論提供理論支撐,同時(shí)根據(jù)高斯束在界面處的變化規(guī)律,結(jié)合水下分層思想,采用基于GBT理論的高斯束射線追蹤模型作為軟件設(shè)計(jì)的算法支撐,通過(guò)該模型算法,構(gòu)建基于多核TI-C6678型處理器的聲場(chǎng)建模軟件,本文中的DSP軟件能夠得到較為完整的聲場(chǎng)建模數(shù)據(jù),包括與聲源位置相對(duì)目標(biāo)點(diǎn)處信道沖激響應(yīng)數(shù)據(jù)、聲場(chǎng)能量分布數(shù)據(jù)、聲線軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)等。同時(shí)結(jié)合SYS/BIOS可裁剪系統(tǒng),軟件可以實(shí)現(xiàn)DSP與上位機(jī)的參量網(wǎng)絡(luò)傳輸,主核與從核間的核間通信功能,其中主核完成參量接收、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理和數(shù)據(jù)輸出,從核完成高斯波束射線追蹤核心算法,從核通過(guò)聲線軌跡方程得到聲線軌跡數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上結(jié)合高斯束理論進(jìn)行中心聲線束的影響范圍計(jì)算,進(jìn)而得到整個(gè)聲場(chǎng)的能量分布情況,結(jié)合布放虛擬水聽(tīng)器思想,細(xì)分建模空間,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的點(diǎn)陣分塊存儲(chǔ)與整體輸出。最終結(jié)果顯示本論文設(shè)計(jì)的基于多核心TMS320C6678處理器的水聲信道數(shù)據(jù)仿真軟件,可以在規(guī)定聲速剖面數(shù)據(jù)、聲線追蹤范圍等參量基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的聲線軌跡追蹤,獲得目標(biāo)位置信道沖激響應(yīng)、獲取建�？臻g聲能衰減分布數(shù)據(jù)等功能。這些功能將有助于提高無(wú)人平臺(tái)在低功耗下的搜探能力。
【圖文】：

2 2 1,2 2nh kf x y + + 板，根據(jù)歐拉方法，從起點(diǎn)ny 到終點(diǎn)n1y+的累加12,2 2nh kk hf x y = + + ( )3n 1 n2y y k O h+= + + 過(guò)程可知，二階龍格-庫(kù)塔法，將誤差降低到了 階 R-K 方法，可知誤差將很小，但由于考慮到 D中的聲線軌跡求解中采用二階 R-K 方法，既保利用龍格庫(kù)塔法進(jìn)行仿真得到的聲線軌跡曲線

圖 2.4 深海聲道聲線軌跡聲線軌跡過(guò)度平滑，，并且在聲道軸附近存在近律。聲線軌跡中的坐標(biāo)求值，也會(huì)被用于聲線曲率方程的角度出發(fā)，利用射線坐標(biāo)系理論結(jié)合亥軌跡的程函方程和描述聲線能量的強(qiáng)度方程，庫(kù)塔法作為聲線軌跡方程求解方法，該方法既復(fù)雜度的情況下同保證精確度。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U666.7

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9 郭e

本文編號(hào)：2701363