發(fā)布時間：2020-06-07 11:41

【摘要】：水聲系統(tǒng)及理論的研究工作流程較為復雜,對于水下聲場的描繪有助于對聲吶系統(tǒng)的工作性能提出指導性改進,對水聲理論算法進行數(shù)學層次的驗證,所以水下聲場建模越來受到各國水聲行業(yè)從業(yè)人員的重視,相關的系統(tǒng)設施層出不窮。在聲場建模仿真領域,由于射線聲學理論具有物理圖像清晰、計算速度快、適用范圍廣泛等優(yōu)點,其在水聲學中有著廣泛的應用。近年來水下無人設備的研究如火如荼的進行,其研究廣度深度都越來越高,為提高水下無人平臺搜索探測能力,協(xié)助水面水下艦艇完成探測定位功能,可以在水下無人設備上嵌入聲場建模仿真軟件,結合所在水域參數(shù),進行本地聲道中的聲場建模以提高無人設備的主動和被動探測性能,提高水下無人設備在水下探測中的自給能力和目標探測效果。本論文首先對射線聲學和高斯束理論進行了介紹及研究,通過射線聲學理論得出描述聲線軌跡的方程,該方程是軟件進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,同時根據(jù)高斯束在界面處的變化規(guī)律,結合水下分層思想,采用基于GBT理論的高斯束射線追蹤模型作為軟件設計的算法支撐,通過該模型算法,構建基于多核TI-C6678型處理器的聲場建模軟件,本文中的DSP軟件能夠得到較為完整的聲場建模數(shù)據(jù),包括與聲源位置相對目標點處信道沖激響應數(shù)據(jù)、聲場能量分布數(shù)據(jù)、聲線軌跡坐標數(shù)據(jù)等。同時結合SYS/BIOS可裁剪系統(tǒng),軟件可以實現(xiàn)DSP與上位機的參量網(wǎng)絡傳輸,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,從核通過聲線軌跡方程得到聲線軌跡數(shù)據(jù),在此基礎上結合高斯束理論進行中心聲線束的影響范圍計算,進而得到整個聲場的能量分布情況,結合布放虛擬水聽器思想,細分建模空間,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的點陣分塊存儲與整體輸出。最終結果顯示本論文設計的基于多核心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上,實現(xiàn)相應的聲線軌跡追蹤,獲得目標位置信道沖激響應、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人平臺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ny 到終點n1y+的累加12,2 2nh kk hf x y = + + ( )3n 1 n2y y k O h+= + + 過程可知，二階龍格-庫塔法，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，既保利用龍格庫塔法進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度平滑，，并且在聲道軸附近存在近律。聲線軌跡中的坐標求值，也會被用于聲線曲率方程的角度出發(fā)，利用射線坐標系理論結合亥軌跡的程函方程和描述聲線能量的強度方程，庫塔法作為聲線軌跡方程求解方法，該方法既復雜度的情況下同保證精確度。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U666.7

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本文編號：2701363