CN109975812B - 一种爆炸声的声源深度和声源级的计算方法 - Google Patents

一种爆炸声的声源深度和声源级的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种爆炸声的声源深度的计算方法，基于接收船上悬挂的三个标准水听器组成的垂直接收阵实现，所述方法包括：从三个水听器的接收信号中分别估计直达声、海面反射声和海底反射声的到达时间，以声源深度SD、接收阵水平距离R、海深W以及接收阵的倾斜角度θ为参数；设计代价函数，使用Bellhop水声传播模型计算不同海深W、不同接收阵水平距离R、不同声源深度SD和接收阵的倾斜角度θ对应的三个水听器的各声线到达时间，当代价函数达到最小值时，对应的四个参数为声源深度SD0、接收阵实际水平距离R0、实际海深WD0以及接收阵的实际倾斜角度θ0，则爆炸声的声源深度为SD0。此外，本发明还提供了一种爆炸声的声源级的计算方法。本发明的方法具有较高的精确度。

Description

一种爆炸声的声源深度和声源级的计算方法
技术领域
本发明涉及水声物理领域，具体涉及一种爆炸声的声源深度和声源级的计算方法。
背景技术
在水声试验中，一般采用发射换能器、气枪或气动声源、爆炸声源等作为信号源，其中爆炸声源是海洋水声调查试验中的常用信号源。爆炸声源信号是一种大功率、宽频带的短脉冲，并且具有机动方便、无指向性且发射频带宽可以灵活进行的优点。爆炸声信号的声源深度和声源级测量工作与声传播的计算有着密切关系，具有重要意义。在过去的几十年里，爆炸声信号的建模仿真工作和爆炸声信号的声源级数据处理工作都取得了一定进展。
传统方法一般认为定深爆炸声源的爆炸深度为弹型所定深度(例如认为50g-100m弹型的爆炸深度为100m)，而在实际情况中，定深爆炸声源的声源实际爆炸深度通常在弹型所定深度处有所偏移；同时，传统的声源级测量方法通常采用发射点GPS和接收点GPS来计算接收阵的水平距离，而实际上，利用GPS来计算水平距离通常带来一定的误差，因此计算所得的声源级结果存在精确度较低的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服目前爆炸声的声源深度和声源级测量方法存在的上述缺陷，提出一种精准有效的爆炸声的声源深度和声源级的计算方法，该方法以声源深度、接收阵水平距离、海深以及接收阵的倾斜角度为参数设置合理的代价函数，当代价函数取得最小值时得到最优解，求得实际声源深度、接收阵实际水平距离、实际海深以及接收阵的实际倾斜角度。该方法可以弥补已有的传统的爆炸声声源深度和声源级计算方法的不足，避免直接利用GPS来计算接收阵水平距离和将定深爆炸声源爆炸深度作为实际爆炸深度带来的误差。
为了实现上述目的，本发明提出了一种爆炸声的声源深度的计算方法，基于接收船上悬挂的三个标准水听器组成的垂直接收阵实现，所述方法包括：
从三个水听器的接收信号中分别估计直达声、海面反射声和海底反射声的到达时间，以声源深度SD、接收阵水平距离R、海深W以及接收阵的倾斜角度θ为参数；设计代价函数，使用Bellhop水声传播模型计算不同海深W、不同接收阵水平距离R、不同声源深度SD和接收阵的倾斜角度θ对应的三个水听器的各声线到达时间，当代价函数达到最小值时，对应的四个参数为声源深度SD0、接收阵实际水平距离R0、实际海深WD0以及接收阵的实际倾斜角度θ0，则爆炸声的声源深度为SD0。
作为上述方法的一种改进，所述方法具体包括：
步骤1)根据水听器的接收信号，获取直达声到达1号水听器的时间A1，海面一次反射声到达1号水听器的时间B1，海底一次反射声到达1号水听器的时间C1；直达声到达2号水听器的时间A2，海面一次反射声到达2号水听器的时间B2，海底一次反射声到达2号水听器的时间C2；直达声到达3号水听器的时间A3，海面一次反射声到达3号水听器的时间B3，海底一次反射声到达3号水听器的时间C3；
步骤2)使用Bellhop水声传播模型计算不同海深W、不同接收阵水平距离R、不同声源深度SD和接收阵的倾斜角度θ时，获取直达声到达1号水听器的时间a1，海面一次反射声到达1号水听器的时间b1，海底一次反射声到达1号水听器的时间c1；直达声到达2号水听器的时间a2，海面一次反射声到达2号水听器的时间b2，海底一次反射声到达2号水听器的时间c2；直达声到达3号水听器的时间a3，海面一次反射声到达3号水听器的时间b3，海底一次反射声到达3号水听器的时间c3；
步骤3)对每一个接收到的实际信号，设定代价函数E，以声源深度SD、接收阵水平距离R、海深W以及接收阵的倾斜角度θ为参数；代价函数表达式为：
E＝f(SD,R,WD,θ)
＝f(A1,B1,C1,A2,B2,C2,A3,B3,C3,a1,b1,c1,a2,b2,c2,a3,b3,c3,)
E1＝|(B1-A1)-(b1-a1)|2+|(C1-A1)-(c1-a1)|2+|(C1-A1)-(c1-a1)|2；
E2＝|(B2-A2)-(b2-a2)|2+|(C2-A2)-(c2-a2)|2+|(C2-A2)-(c2-a2)|2；
E3＝|(B3-A3)-(b3-a3)|2+|(C3-A3)-(c3-a3)|2+|(C3-A3)-(c3-a3)|2；
E4＝|(A2-A1)-(a2-a1)|2+|(A3-A1)-(a3-a1)|2+|(A3-A2)-(A3-a2)|2；
E5＝|(B2-B1)-(b2-b1)|2+|(B3-B1)-(b3-b1)|2+|(B3-B2)-(b3-b2)|2；
E6＝|(C2-C1)-(c2-c1)|2+|(C3-C1)-(c3-c1)|2+|(C3-C2)-(c3-c2)|2；
E＝E1+E2+E3+E4+E5+E6；
步骤4)根据步骤2)获取的时间值，搜索代价函数的最小值，当取到最小值时，对应的四个参数为声源深度SD0、接收阵实际水平距离R0、实际海深WD0以及接收阵的实际倾斜角度θ0，则爆炸声的声源深度为SD0。
一种爆炸声声源级的计算方法，基于上述方法计算的爆炸声的声源深度实现，所述方法包括：
步骤1)获取距离声源中心1m处的声压信号的离散时间序列；
在水体声速剖面为等声速剖面的情况下，按照球面波传播规律，将距离声源中心1m处的声压信号记为P0，在距离r处接收到的信号的声压P为：
Figure GDA0001564655610000031
其中，k0是波数，根据估算的爆炸声实际声源深度SD0以及爆炸声源与垂直接收阵之间的水平距离R0以及接收阵的倾斜度θ0，计算爆炸声源到第三水听器的直达声的距离r：
Figure GDA0001564655610000032
其中，rD1和rD3分别为第一水听器和第三水听器的实际深度；
记声源中心1m处的声压的离散时间序列为：
fn＝P0(tn),tn＝(n-1)Δt,Δt＝1/fs,n＝1,…N，
其中，fs为采样率；P0(tn)为根据式(1)计算得到的；
步骤2)对信号fn作傅里叶变换，得到离散频谱序列Fk：
Figure GDA0001564655610000033
其中，N是离散信号序列的点数；
步骤3)计算以f0为中心频率的三分之一倍频程带宽内的能量E(f0)并进行归一化；
Figure GDA0001564655610000034
其中，fL＝2-1/6f0，fH＝21/6f0，n1＝fL/df+1，n2＝fH/df+1，df＝fs/N；
用带宽对能量E(f0)进行归一化：
Figure GDA0001564655610000041
步骤4)计算爆炸声的声源级：
Figure GDA0001564655610000042
其中，SL(f0)为单位为爆炸声的声源级，单位dB/Hz//1μPa2@1m，式中Mv是水听器灵敏度。
本发明的优势在于：
本发明的方法可以避免直接利用GPS来计算接收阵水平距离和将定深爆炸声源爆炸深度作为实际爆炸深度带来的误差，是一种有效的计算爆炸声的声源深度和声源级的方法，具有较高的精确度。
附图说明
图1是本发明的爆炸声源级测量设备的示意图；
图2是本发明的声源深度为变化参数时的代价函数曲线；
图3是本发明的接收阵水平距离为变化参数时的代价函数曲线；
图4是本发明的海深为变化参数时的代价函数曲线；
图5是本发明的阵倾斜度为变化参数时的代价函数曲线；
图6是3号水听器的直达声距离的示意图
图7是本发明的典型的爆炸声信号示意图；
图8是某厂50m-100g弹型第一枚爆炸声接收信号示意图；
图9是某厂50m-100g弹型第一枚爆炸声直达声接收信号示意图；
图10是某厂50m-100g弹型第一枚爆炸声海面一次反射声接收信号示意图；
图11是某厂50m-100g弹型第一枚爆炸声海底一次反射声接收信号示意图；
图12是某厂50m-100g弹型爆炸声源深度估计结果；
图13是某厂50m-100g弹型第一枚爆炸声源归一化至1m处的接收信号示意图；
图14是某厂50m-100g弹型第一枚爆炸声源声源级曲线；
图15是某厂50m-100g弹型共20枚爆炸声源声源级曲线；
图16是某厂50m-100g弹型共20枚爆炸声源平均声源级曲线；
图17是某厂50m-100g弹型共20枚爆炸声源总声源级。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
本发明的爆炸声声源级计算方法的技术要点包括实验方案设计、代价函数设计和声源级计算方法等三部分。
(1)实验方案设计：
实验采用双船作业，发射船投放某厂某种弹型的爆炸声源；接收船上悬挂由三个标准水听器组成的垂直接收阵。1号水听器的接收深度大致为20m，2号水听器的接收深度大致为60m，3号水听器的接收深度大致为100m，3个水听器上分别布放深度传感器可读取三个水听器的实际深度。从3个水听器的接收信号中分别估计直达声、海面反射声和海底反射声的到达时间，以此来计算爆炸声源的爆炸深度；从3号水听器的接收信号中分离出直达声、海面反射声和海底反射声，并按照球面波传播规律将直达声归一化到1m处，以此计算爆炸声源的声源级(考虑到1号水听器和2号水听器的接收信号更容易受到海面反射声的干扰，这里选取3号水听器的接收信号来计算爆炸声的声源级)。
爆炸声声源级测量设备如图1中所示，垂直接收阵接收到来自爆炸声源的直达声信号、海面一次反射声信号和海底一次反射声信号，根据信号的直达声信号到达时间、海面一次反射声信号到达时间和海底一次反射声信号到达时间可以估算出爆炸声声源深度及爆炸声源与垂直接收阵之间的水平距离以及接收阵的倾斜角。
(2)爆炸声声源深度和阵距离估算方法
爆炸声信号在时间序列上包括这几个部分：冲击波、第1次气泡脉冲、第2次气泡脉冲、第3次气泡脉冲、……,以及它们的海面、海底反射结构。
对应一个接收阵实际接收到的确定信号，其声源深度为SD0、接收阵水平距离为R0、实际海深为W0以及接收阵的实际倾斜角度为θ0，可以确定的物理量有：直达声到达1号水听器的时间A1，海面一次反射声到达1号水听器的时间B1，海底一次反射声到达1号水听器的时间C1；直达声到达2号水听器的时间A2，海面一次反射声到达2号水听器的时间B2，海底一次反射声到达2号水听器的时间C2；直达声到达3号水听器的时间A3，海面一次反射声到达3号水听器的时间B3，海底一次反射声到达3号水听器的时间C3。当声源深度SD、接收阵水平距离R、海深W以及接收阵的倾斜角度θ这四个参数中任意一个或者几个参数相对于实际声源深度SD0、接收阵实际水平距离R0、实际海深W0以及接收阵的实际倾斜角度θ0有一定的偏差时，可以确定另一组物理量：直达声到达1号水听器的时间a1，海面一次反射声到达1号水听器的时间b1，海底一次反射声到达1号水听器的时间c1；直达声到达2号水听器的时间a2，海面一次反射声到达2号水听器的时间b2，海底一次反射声到达2号水听器的时间c2；直达声到达3号水听器的时间a3，海面一次反射声到达3号水听器的时间b3，海底一次反射声到达3号水听器的时间c3。
对每一个接收到的实际信号，设定代价函数E，以声源深度SD、接收阵水平距离R、海深W以及接收阵的倾斜角度θ为参数。代价函数表达式为：
E＝f(SD,R,WD,θ)
＝f(A1,B1,C1,A2,B2,C2,A3,B3,C3,a1,b1,c1,a2,b2,c2,a3,b3,c3,)
E1＝|(B1-A1)-(b1-a1)|2+|(C1-A1)-(c1-a1)|2+|(C1-A1)-(c1-a1)|2；
E2＝|(B2-A2)-(b2-a2)|2+|(C2-A2)-(c2-a2)|2+|(C2-A2)-(c2-a2)|2；
E3＝|(B3-A3)-(b3-a3)|2+|(C3-A3)-(c3-a3)|2+|(C3-A3)-(c3-a3)|2；
E4＝|(A2-A1)-(a2-a1)|2+|(A3-A1)-(a3-a1)|2+|(A3-A2)-(A3-a2)|2；
E5＝|(B2-B1)-(b2-b1)|2+|(B3-B1)-(b3-b1)|2+|(B3-B2)-(b3-b2)|2；
E6＝|(C2-C1)-(c2-c1)|2+|(C3-C1)-(c3-c1)|2+|(C3-C2)-(c3-c2)|2；
E＝E1+E2+E3+E4+E5+E6；
当代价函数取最小值时，对应的四个参数SD、R、WD、θ就是标定得到的结果：声源深度、接收阵水平距离、海深以及接收阵的倾斜角度。这就是估计爆炸声声源深度、接收阵水平距离的基本原理。
使用Bellhop水声传播模型可计算不同海深、不同接收阵水平距离、不同发射深度和接收深度时的各声线到达时间。下面分析代价函数的合理性：(a)固定海深、接收阵水平距离以及接收阵的倾斜角度，将声源深度作为代价函数的唯一变化参数，分析代价函数随着声源深度偏离真实声源深度的变化情况；(b)固定海深、声源深度，并认为接收阵为竖直方向的，将接收阵水平距离作为代价函数的唯一变化参数，分析代价函数随着接收阵水平距离偏离接收阵真实水平距离的变化情况；(c)固定声源深度以及接收阵水平距离，并认为接收阵为竖直方向，将海深作为代价函数的唯一变化参数，分析代价函数随着海深偏离真实海深值的变化情况；(d)固定声源深度、接收阵水平距离和海深，将接收阵的倾斜角度作为代价函数的唯一变化参数，分析代价函数随着接收阵倾斜角度偏离竖直方向的变化情况。
海深为480m，声源深度为25m，接收阵水平距离为300m，三个水听器的深度分别为20m,60m,100m；
(a)保持海深480m不变，接收阵水平距离300m不变，并且认为接收阵是保持竖直的，将声源深度作为代价函数的唯一变化参数，变化范围从15m至35m，每隔0.1m计算一次代价函数。
从图2中可见，在声源深度取真实声源深度25m时，代价函数为最小值0，随着声源深度偏离真实声源深度，代价函数越来越大。
(b)保持海深480m不变，保持声源深度25m不变，并且认为接收阵是保持竖直的，将接收阵水平距离作为代价函数的唯一变化参数，变化范围从200m至300m，每隔0.5m计算一次代价函数。
从图3中可见，在声源深度取真实声源深度25m时，代价函数为最小值0，随着声源深度偏离真实声源深度，代价函数越来越大。
(c)保持声源深度25m不变，保持接收阵的水平距离不变，并且认为接收阵是竖直的，将海深作为代价函数唯一的变化参数，变化范围从470m至490m，每隔0.2m计算一次代价函数。
从图4中可见，当海深等于真实海深480m时,代价函数取最小值0，随着海深偏离真实海深480m越多，代价函数越大。
(d)保持海深480m不变，保持声源深度25m不变，保持接收阵的水平距离不变，将垂直阵的偏离竖直方向的角度作为代价函数的唯一变化参数，变化范围从-14°至14°(即第三个水听器水平距离偏离第一个水听器水平距离的范围从-20m至20m)，每隔0.358°计算一次代价函数(即第三个水听器水平距离偏离第一个水听器水平距离0.5m为一个单位计算一次)。
从图5中可见，当垂直阵的倾斜度为0即垂直接收阵保持竖直时，代价函数取最小值0，随着垂直阵偏离竖直方向的夹角越来越大，代价函数取值越来越大。
从上面(a)、(b)、(c)、(d)四部分的仿真分析中，可见当四个参数SD、R、WD、θ分别对应实际声源深度SD0、接收阵实际水平距离R0、实际海深WD0以及接收阵的实际倾斜角度θ0时，代价函数E取最小值。这证明了代价函数E设置的合理性，也证明了利用代价函数E来估算声源爆炸深度的可行性。
(3)声源级计算方法
在水体声速剖面为等声速剖面的情况下，按照球面波传播规律，将距离声源中心1m处的声压信号记为P0，在距离r处接收到的信号的声压P为：
Figure GDA0001564655610000071
其中，k0是波数，如图6所示，根据估算的爆炸声实际声源深度SD0以及爆炸声源与垂直接收阵之间的水平距离R0以及接收阵的倾斜度θ0，可以计算爆炸声源到第三水听器的直达声的距离r：
Figure GDA0001564655610000081
其中，rD1、rD3分别为第一水听器和第三水听器的实际深度。
通过标准水听器接收电信号转变成声信号，图7给出了一个典型300m-1kg的爆炸声信号，信号幅度归一化到1m处。声源级数据的处理按如下步骤进行：
(a)记离散时间序列为：
fn＝P0(tn),tn＝(n-1)Δt,Δt＝1/fs,n＝1,…N，
其中，fs为采样率；P0(tn)为根据式(1)计算得到的声源中心1m处的声压的时间序列；
(b)对信号fn作傅里叶变换，得到离散频谱序列Fk
Figure GDA0001564655610000082
其中N是离散信号序列的点数。
(c)在此基础上以f0为中心频率的三分之一倍频程带宽内的能量E(f0)：
Figure GDA0001564655610000083
其中，n1＝fL/df+1，n2＝fH/df+1，df＝fs/N，fH＝21/6f0，fL＝2-1/6f0
(d)用带宽对能量E(f0)进行归一化
Figure GDA0001564655610000084
(e)利用下面的计算公式
Figure GDA0001564655610000085
计算得到声源源级，单位为dB/Hz//1μPa2@1m，即
Figure GDA0001564655610000086
的计算已经选取了均方根声压为1μPa的平面波的声场参数作为参考，具有能量或者声能流密度的形式。式中Mv是水听器灵敏度。图8是典型的爆炸声信号形式。
本发明提出的爆炸声声源级计算方法可弥补已有的传统的爆炸声声源级计算方法的不足，可以避免直接利用GPS来计算接收阵水平距离和将定深爆炸声源爆炸深度作为实际爆炸深度带来的误差，相对于传统的声源级计算方法具有精准有效的特点。
试验设备布放如试验设计方案所述，如图9是3号水听器接收的50m-100g弹型第一枚炸弹接收信号示意图，接收信号包括直达声、海面反射声和海底反射声；如图10是某厂50m-100g弹型第一枚炸弹接收信号直达声示意图；图11是某厂50m-100g弹型第一枚炸弹接收信号海面一次反射声示意图，图12是某厂50m-100g弹型第一枚炸弹接收信号海底一次反射声示意图，可以更清楚的观察爆炸声信号直达声部分、海面反射声及海底反射声各部分的精细结构，同时可以确定直达声、海面一次反射声和海底一次反射声的精确到达时间，可用于估算各枚爆炸声源的爆炸深度以及接收阵的水平距离等。
如图13是重庆某厂50m-100g弹型爆炸声源的声源深度计算结果(详细数据见表1)，其中标注“□”的深度对应各枚爆炸声源的爆炸深度；计算20枚爆炸声源的爆炸平均深度为50.0m,如图12中实线所示；20枚爆炸声源的爆炸深度方差为1.8m，图12中两条虚线分别为爆炸平均深度与方差之和51.8m、爆炸深度与方差之差48.2m，由图12可见各枚爆炸声源的爆炸深度基本在48.2m～51.8m区间内。
为了计算爆炸声源的声源级，需要将水听器接收到的信号幅度归一化到离声源中心1m处，并且提取其中的直达声信号。如图14是3号水听器接收的50m-100g弹型第一枚炸弹归一化至1m处的接收信号，其中虚线是提取的直达声信号。按照第二部分中的方法，计算爆炸声的声源级。
首先计算每一枚爆炸声的声源级，再将各枚爆炸声的声源级作统计分析。如图15是某厂50m-100g弹型第一枚炸弹声源级曲线，图16是某厂50m-100g弹型共20枚炸弹声源级曲线，图16是某厂50m-100g弹型共20枚炸弹平均声源级曲线，平均声源级100Hz对应191.77dB,1000Hz对应182.26dB，5000Hz对应172.17dB，不同枚炸弹对应的声源级上下浮动区间基本在1dB左右，声源级曲线一致性较好。图17是某厂50m-100g弹型共20枚炸弹总声源级(详细数据见表1)，计算的频率区间为50～10kHz。平均值为219.04dB，方差为0.325dB。总声源级一致性较好。
表1
Figure GDA0001564655610000091
Figure GDA0001564655610000101
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种爆炸声的声源深度的计算方法，基于接收船上悬挂的三个标准水听器组成的垂直接收阵实现，所述方法包括：
从三个水听器的接收信号中分别估计直达声、海面反射声和海底反射声的到达时间，以声源深度SD、接收阵水平距离R、海深W以及接收阵的倾斜角度θ为参数；设计代价函数，使用Bellhop水声传播模型计算不同海深W、不同接收阵水平距离R、不同声源深度SD和接收阵的倾斜角度θ对应的三个水听器的各声线到达时间，当代价函数达到最小值时，对应的四个参数为声源深度SD0、接收阵实际水平距离R0、实际海深W0以及接收阵的实际倾斜角度θ0，则爆炸声的声源深度为SD0；
所述方法具体包括：
步骤1)根据水听器的接收信号，获取直达声到达1号水听器的时间A1，海面一次反射声到达1号水听器的时间B1，海底一次反射声到达1号水听器的时间C1；直达声到达2号水听器的时间A2，海面一次反射声到达2号水听器的时间B2，海底一次反射声到达2号水听器的时间C2；直达声到达3号水听器的时间A3，海面一次反射声到达3号水听器的时间B3，海底一次反射声到达3号水听器的时间C3；
步骤2)使用Bellhop水声传播模型计算不同海深W、不同接收阵水平距离R、不同声源深度SD和接收阵的倾斜角度θ时，获取直达声到达1号水听器的时间a1，海面一次反射声到达1号水听器的时间b1，海底一次反射声到达1号水听器的时间c1；直达声到达2号水听器的时间a2，海面一次反射声到达2号水听器的时间b2，海底一次反射声到达2号水听器的时间c2；直达声到达3号水听器的时间a3，海面一次反射声到达3号水听器的时间b3，海底一次反射声到达3号水听器的时间c3；
步骤3)对每一个接收到的实际信号，设定代价函数E，以声源深度SD、接收阵水平距离R、海深W以及接收阵的倾斜角度θ为参数；代价函数表达式为：
E＝f(SD,R,W,θ)
=f(A1,B1,C1,A2,B2,C2,A3,B3,C3,a1,b1,c1,a2,b2,c2,a3,b3,c3)；
E1＝|(B1-A1)-(b1-a1)|2+|(C1-A1)-(c1-a1)|2+|(C1-A1)-(c1-a1)|2；
E2＝|(B2-A2)-(b2-a2)|2+|(C2-A2)-(c2-a2)|2+|(C2-A2)-(c2-a2)|2；
E3＝|(B3-A3)-(b3-a3)|2+|(C3-A3)-(c3-a3)|2+|(C3-A3)-(c3-a3)|2；
E4＝|(A2-A1)-(a2-a1)|2+|(A3-A1)-(a3-a1)|2+|(A3-A2)-(A3-a2)|2；
E5＝|(B2-B1)-(b2-b1)|2+|(B3-B1)-(b3-b1)|2+|(B3-B2)-(b3-b2)|2；
E6＝|(C2-C1)-(c2-c1)|2+|(C3-C1)-(c3-c1)|2+|(C3-C2)-(c3-c2)|2；
E＝E1+E2+E3+E4+E5+E6；
步骤4)根据步骤2)获取的时间值，搜索代价函数的最小值，当取到最小值时，对应的四个参数为声源深度SD0、接收阵实际水平距离R0、实际海深W0以及接收阵的实际倾斜角度θ0，则爆炸声的声源深度为SD0。
2.一种爆炸声声源级的计算方法，基于权利要求1所述方法计算的爆炸声的声源深度实现，所述方法包括：
步骤1)获取距离声源中心1m处的声压信号的离散时间序列；
在水体声速剖面为等声速剖面的情况下，按照球面波传播规律，将距离声源中心1m处的声压信号记为P0，在距离r处接收到的信号的声压P为：
Figure FDA0002539570070000021
其中，k0是波数，根据估算的爆炸声实际声源深度SD0以及爆炸声源与垂直接收阵之间的水平距离R0以及接收阵的倾斜度θ0，计算爆炸声源到第三水听器的直达声的距离r：
Figure FDA0002539570070000022
其中，rD1和rD3分别为第一水听器和第三水听器的实际深度；
记声源中心1m处的声压的离散时间序列为：
fn＝P0(tn),tn＝nΔt,Δt＝1/fs,n＝0,…N-1
其中，fs为采样率；P0(tn)为根据式(1)计算得到的；
步骤2)对信号fn作傅里叶变换，得到离散频谱序列Fk：
Figure FDA0002539570070000023
其中，N是离散信号序列的点数；
步骤3)计算以f0为中心频率的三分之一倍频程带宽内的能量E(f0)并进行归一化；
Figure FDA0002539570070000031
其中，fL＝2-1/6f0，fH＝21/6f0，n1＝fL/df+1，n2＝fH/df+1，df＝fs/N；
用带宽对能量E(f0)进行归一化：
Figure FDA0002539570070000032
步骤4)计算爆炸声的声源级：
Figure FDA0002539570070000033
其中，SL(f0)为单位为爆炸声的声源级，单位dB/Hz//1μPa2@1m，式中Mv是水听器灵敏度。
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