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声信号的时间相关能确定与相位有关的水声通讯算法的比特率和误码率,以及其他对相位敏感的信号处理算法如匹配场处理的信号增益。在起伏的海洋中,由于内波等海洋动力学过程的存在,接收声场是时变的。一般内波活动是声场时间相关半径减小的一个重要原因。因此本文利用两次浅海实验的水文数据仿真了存在内波时的声场,并分析了浅海内波对匹配场时间相关的影响。
本文利用1996年中美远黄海实验的水文数据,通过数值仿真研究了浅海环境中存在线性内波和孤立子内波时声场的匹配场时间相关性,考察和总结了有内波存在时不同声源频率、声源深度和内波幅度等参数对匹配场时间相关的影响。研究结果表明:由于内波与声场的相互作用,匹配场时间相关长度会随着线性内波的平均能流密度或孤立子内波幅度的增大而减小;频率越高,声波穿过内波场时的匹配场时间相关下降的越快;声源位于跃层下时的匹配场时间相关明显的优于声源位于跃层上的情况;孤立子内波距声源的位置对匹配场时间相关的影响相对较小。在以上工作基础上,分析了存在线性内波时远黄海海洋环境中匹配场时间相关长度与声源频率和声速起伏的关系,得到了声源位于跃层上和跃层下时匹配场时间相关长度的经验表示。
在分析ASIAEX2001南中国海实验水文数据的基础上,得到了该海域的内波频谱和特征参数。并利用得到的内波频谱和特征参数仿真该海域存在线性内波时的声速场及声场,分析了匹配场时间相关长度与声源频率、声速标准差和收发距离之间的关系,并拟合得到了匹配场时间相关长度的经验公式。结果表明:在两种浅海水文条件下匹配场时间相关长度与内波引起的声速标准差之间的关系相近,分别为δC-1.4或δC-1.3成正比;两种水文条件下匹配场时间相关长度分别与f-1.3与f-1.1成正比;在南中国海水文条件下,海底水平不变和水平变化时匹配场时间相关长度分别与R-0.7和R-0.5成正比。