[发明专利]基于射线简正波理论的深海完整声道下焦散线会聚区增益计算方法

权利要求书

1.基于射线简正波理论的深海完整声道下焦散线会聚区增益计算方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：假设海水为分层介质，声速为典型的Munk深海声速剖面，表达式如下：

c(z)＝c₀{1+ε[e^-η-(1-η)]}     (1)

其中，c(z)表示深度在z处的声速，z指的是深度，η＝2(z-z₀)/B，z₀为声道轴的深度，B为波导宽度，c₀为声速极小值，ε为偏离极小值的量级；

对于简谐点源激发的声场，声压能够表示为各阶简正波之和的形式：

其中，P(r,z)指的是水平距离r处，深度为z处的声压值；ρ为海水的密度，i为虚数单位，为声源处的本征函数值，为z处的本征函数值，k_m为本征值；

声强的定义为声压模的平方，即：

其中，I(r,z)为水平距离r处，深度为z处的声强；

步骤二：对于宽带信号，根据步骤一中得出的声强值，以中心频率的三分之一倍频程带宽进行平滑平均，频带内声场能量平均计算公式为：

其中，表示中心频率为f₀的平均声强，Δf为频带宽度；f为频率；

在得到频带内声场平均能量后，根据传播损失计算公式计算频带内的频率平均传播损失：

其中，表示中心频率为f₀的平均传播损失；

根据下焦散线会聚区的位置，从频带内的频率平均传播损失中提取出下焦散线会聚区处的传播损失值；

步骤三：根据球面波扩展损失的理论公式以及下焦散线会聚区的位置公式，计算下焦散线会聚区处球面波扩展损失的值，将下焦散线会聚区处频率平均传播损失与球面波扩展损失对比，得出下焦散线会聚区的增益；

其中，TL_球表示球面波扩展损失，r为水平距离，z为垂直深度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：海洋环境为完整声道，即海底声速大于海面声速，且海洋环境为分层环境。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：对频带内声场进行能量平均时的步长为1Hz。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述下焦散线会聚区为能够达到海底的RSR型焦散线会聚区。