本技术公开了一种构建海洋内孤立波影响水下声传播损失特性的方法及系统,本发明包括获取指定仿真海洋区域的声学环境参数构建海洋声学环境;根据内孤立波特征参数构建多种内孤立波结构;将海洋声学环境、内孤立波结构结合构建得到多种内孤立环境模型;设置声源和接收器,基于内孤立环境模型和设置的声源和接收器采用kraken模型计算声场得到各种内孤立环境模型的声传播损失;对比分析各种内孤立环境模型的声传播损失得到内孤立波对声传播损失特征影响。本发明旨在基于内孤立波特征参数对声传播损失的影响提升海洋内孤立波影响水下声传播损失特性数据的准确性。
背景技术
声波是目前唯一能在水下远距离传播的能量形式,在多个领域扮演着至关重要的角色,包括水下目标探测、信息传输、海洋环境监测以及海洋资源的开发。水下声传播特性对于精确的目标定位、有效检测、可靠的水下通信以及水下对抗活动都具有决定性的影响,其中水声传播损失特性会决定声纳的作用距离。海洋环境对水声传播损失特性有着显著的影响,进而影响声纳效能的发挥。内孤立波是广泛存在于全球海洋中一种常见的非线性、大振幅波动现象,具有周期短、流速快的特征,在水平方向的空间尺度可达十几千米,而在垂直方向振幅可达几百米。内孤立波能够剧烈扰动水体中的温盐分布,使声速剖面产生明显的距离依赖性,导致声波在内孤立环境中产生模态耦合现象,进而引起声传播特性产生异常变化,如声传播损失起伏、声场空时相关性下降等。研究内孤立声传播损失特征规律,可以为声呐探测能力提高、水下潜航器路径规划提供辅助决策等,对实现水声设备与海洋环境的最优适配,以及最大化水声设备的效能,具有极其重要的意义。目前,研究内孤立波对声传播特性影响的方法主要包括实测数据分析法、数值仿真分析法等。利用水声接收阵和温度链等仪器对内孤立波环境下声传播损失数据直接进行观测进而得到内孤立波对声传播特征的方法准确性较高,但存在数据量不足、实施成本高昂等问题。数值仿真法可以通过设置内孤立波特征参数模拟内孤立波结构,结合相关海域声学环境,获取内孤立波环境下声传播特性数据。近年来,KdV方程(详见文献:Apel, J.R.; Ostrovsky, L.A.;Stepanyants, Y.A.; Lynch, J.F. Internal solitons in the ocean and theireffect on underwater sound. J. Acoust. Soc. Am. 2007, 121, 695-722)通常用来表示浅海环境中内孤立波结构。然而,迄今为止,内孤立波特征参数对声传播损失的影响仍未被充分揭示。
实现思路