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申请/专利权人：哈尔滨工程大学
摘要：本发明涉及一种波形预测方案设计，尤其涉及一种在厚度缓变海冰中的声传播波形预测方法及装置，属于极地通信领域。现有波形预测方法均基于厚度均匀的理想海冰模型展开，与实际环境相差较大。本发明首先依托实际极地环境下海冰物理参数及上下表面边界条件，求解获得弯曲波相速度频散函数和群速度频散函数。其次，选用发射信号能量占比超过90％的频带，结合海冰厚度变化函数与频散函数，计算出各距离微元处各频率组分的传播时间以及相位。最后，将各频率组分信号转换到时域并求和，计算出理论预测接收波形，从而实现对经过海冰的波形进行预测。实用性强，更加贴近真实的极地环境，能量易检测，传播过程稳定。
主权项：1.一种在厚度缓变海冰中的声传播波形预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、计算海冰弯曲波频散曲线，包括弯曲波相速度频散曲线和弯曲波群速度频散曲线；首先设定极地薄板状海冰的经验参数，之后利用局部峰搜索法获取海冰的频厚积与弯曲波相速度的映射关系，然后利用弯曲波相速度与弯曲波群速度之间的关系求解频率与弯曲波群速度之间的映射关系；所述弯曲波相速度与弯曲波群速度之间的关系表示为： 其中，cg是海冰中的弯曲波群速度，cp是海冰中弯曲波相速度，ω是角频率，角频率与频率f满足关系：ω＝2πf，fd是频厚积，即频率与厚度乘积，d是海冰厚度；S2、确定发射信号波形并获得频域谱图；S3、计算不同频带能量占频谱总能量之比，并选择能量占比超过90％的频带；S4、将收发间距分成若干微元，求解弯曲波的不同频率组分在各微元内的传播时间并求和；S4.1、以信源为原点，空气-冰界面为xOy平面，垂直于空气-冰界面方向为z轴，建立直角坐标系，测量并建立在该坐标系下的海冰厚度变化函数dx0；S4.2、将海冰上的发射点与接收点间距，分解成若干个微元，微元的长度为dx；S4.3、利用各个微元的长度除以不同频率组分的群速度，算出在海冰不同位置x0处的微元内不同频率组分的传播时间tf,x0；S4.4、对弯曲波在各个微元内的传播时间tf,x0求和；S5、对每一个频率组分反傅里叶变换并求和获得理论预测接收波形的时域谱图。
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百度查询： 哈尔滨工程大学 一种在厚度缓变海冰中的声传播波形预测方法及装置
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