【摘要】：將Burke-Twersky(BT)散射模型與射線理論相結(jié)合研究北極典型冰下的水聲信道特性。BT模型將極地冰水界面的冰脊視為隨機分布在自由表面的半橢圓柱。首先根據(jù)BT模型分別對高頻和低頻情況下的冰面反射系數(shù)取近似,計算不同頻率的冰面反射系數(shù)。然后結(jié)合射線理論計算冰下聲場并分析冰下信道特性,并與相同條件下絕對軟界面的水聲信道進行對比研究。結(jié)果顯示,由于冰界面的存在,冰水界面與絕對軟界面相比,冰面反射系數(shù)較小,使得部分聲線不會傳播很遠,且隨頻率的增加衰減越發(fā)嚴重,因此不利于聲信號遠距離傳播;此外在信道結(jié)構(gòu)上,由于冰層反射系數(shù)較小,冰下信道多徑相較于無冰的水-空氣界面其多途現(xiàn)象不明顯。研究結(jié)果對認知極地冰下水聲信道特性以及開展極地水聲系統(tǒng)性能預(yù)報具有一定意義。
[Abstract]:The Burke-Twersky (BT) scattering model is combined with the ray theory to study the underwater acoustic channel characteristics of typical Arctic ice. The BT model regards the ice ridge of the polar ice interface as a semi-elliptic column randomly distributed on the free surface. Firstly, according to the BT model, the ice surface reflection coefficient at high frequency and low frequency is approximated, and the ice surface reflection coefficient with different frequency is calculated. Then the acoustic field under ice is calculated with ray theory and the characteristics of subglacial channel are analyzed and compared with the underwater acoustic channel with absolute soft interface under the same conditions. The results show that due to the existence of ice interface, the reflection coefficient of ice surface is smaller than that of absolute soft interface, which makes some sound lines not propagate far, and the attenuation becomes more and more serious with the increase of frequency, which is not conducive to the long distance propagation of acoustic signal. In addition, as the reflection coefficient of the ice layer is small, the multipath phenomenon of the subglacial channel is not obvious compared with the ice-free water-air interface. The results of the study are of significance to the understanding of underwater acoustic channel characteristics under polar ice and the performance prediction of polar underwater acoustic systems.
【作者單位】： 哈爾濱工程大學水聲技術(shù)重點實驗室;哈爾濱工程大學水聲工程學院;
【基金】：國家自然科學基金重點項目(61631008);國家自然科學基金項目(61471137) 水聲技術(shù)重點實驗室開放基金(SSKF201500203) 霍英東教育基金項目(151007) 中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金(heucfd1506,heucfx1505)資助
【分類號】：TB56

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