CN111766572B - 一种水下移动目标辐射信号的生成方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种水下移动目标辐射信号的生成方法，包括：设置移动目标参数，建立目标移动模型；根据所述目标移动模型，采用迭代算法计算辐射时域信号的发生时刻，确定移动目标实时参数；根据移动目标的实时参数，设置声学模型生成辐射时域信号；将所述辐射时域信号分频，得到若干个分频信号；将每个分频信号的信号幅度加权后综合，获得仿真接收信号。本申请的方法用迭代方法计算辐射信号从移动目标传播到接收阵元的时间延迟，能准确模拟出辐射信号从移动目标传播到接收阵元的时间延迟；利用声场计算模型计算辐射信号各频带的加权值，最终得到移动目标辐射信号，可以更真实的模拟实际水声信号。

Description

一种水下移动目标辐射信号的生成方法

技术领域

本申请涉及声学信号处理领域，尤其涉及一种水下移动目标辐射信号的生成方法。

背景技术

在某些水声设备的研制和使用过程中，需要用辐射信号和所处的水声环境对水声设备进行测试和定检，辐射信号通常为宽带辐射水声信号。在水声设备接收辐射信号的测试和定检过程中，受水声环境的影响，获取实际检测试验数据的过程需要大量的人力物力。由于水声环境的复杂多变，试验数据无法做到全面。因此需要加入环境参数对水声设备接收到的辐射信号进行模拟生成，以用于声纳等相关水声设备的测试与定检。

在传统的辐射信号模拟生成方法中，一般假设水下目标处于静止状态，通过时延的模拟方法可以获得辐射信号。而在实际应用中，水下目标多处于移动状态，水声设备接收到的实际辐射信号的时延是变化的，这样通过时延的模拟方法获得的辐射信号不能真实反映实际水声环境下相关水声设备接收到的实际辐射信号。

发明内容

本申请的目的是克服现有技术中由于水下目标移动的变化导致模拟的辐射时域信号不能真实反映实际环境下水声设备接收到的实际辐射时域信号的问题。

为实现上述目的，本申请提供了一种水下移动目标辐射信号生成方法，采用分频带声场计算的方法，对实际水声环境下相关水声设备接收到的移动目标的辐射信号进行模拟。

本申请提供了一种水下移动目标辐射信号的生成方法，包括：设置移动目标参数，建立目标移动模型；根据所述目标移动模型，采用迭代算法计算辐射时域信号的发生时刻，确定移动目标实时参数；根据移动目标的实时参数，设置声学模型生成辐射时域信号；将所述辐射时域信号分频，得到若干个分频信号；将每个分频信号的信号幅度加权后综合，获得仿真接收信号。

在一个可能的实施方式中，所述设置移动目标参数，建立目标移动模型，具体包括：设置接收阵元的坐标为(0，0，0)，给定仿真接收信号的接收时刻t_r值，假设发生时刻t_s的初始值与接收时刻t_r值与相等；建立所述目标移动模型为：P(t)＝[x,y,z]；其中x、y、z为移动目标t时刻位置坐标，P(t)为移动目标的运动轨迹函数。

在一个可能的实施方式中，所述根据所述目标移动模型，采用迭代算法计算辐射时域信号的发生时刻，确定移动目标实时参数，具体包括：S101，根据目标移动模型计算t_s时刻所述移动目标位置相对于接收阵元的坐标(x_s，y_s，z_s)；S102，计算t_s时刻移动目标距离接收阵元的距离d_s；S103，计算辐射时域信号在t_s时刻从移动目标传播到接收阵元需要的时间为t_p；S104，对于给定的接收时刻t_p，计算辐射时域信号发出时刻是在t_s′：

t′_s＝t_r-t_p (4)

S105，比较t′_s和t_s的差值是否小于给定阈值，如果比较结果为“是”，则结束，获得准确的辐射时域信号的发出时刻t_s；如果比较结果为“否”，则：

t_s＝t′_s，执行S101。

在一个可能的实施方式中，所述根据移动目标的实时参数，设置声学模型生成辐射时域信号，具体包括：

设定辐射时域信号的线谱、连续谱和调制包络谱的声学模型为s(t)；

设移动目标开始移动的时刻为0，则移动目标在t_s时刻发出的辐射时域信号为s(t_s)。

在一个可能的实施方式中，所述将所述辐射时域信号分频，得到若干个分频信号；具体包括：将辐射时域信号s(t_s)输入滤波器组进行分频，输出i个分频信号:

a₀s₀(t_s),a₁s₁(t_s),a₂s₂(t_s),…，a_is_i(t_s)。

在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：基于中心频率，用声场计算的方法计算每个分频信号的信号幅度变化的加权值。

在一个可能的实施方式中，所述将每个分频信号的信号幅度加权后综合，获得仿真接收信号，具体包括：将每个所述分频信号的信号幅度进行加权后，获得加权后的i个分频信号：A₀s₀(t_s),A₁s₁(t_s),A₂s₂(t_s),…，A_is_i(t_s)；将所述加权后的i个分频信号输入综合滤波器组叠加后生成仿真接收信号s_r(t_r)：

在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：调整环境参数；根据调整后的环境参数，确定每个分频信号的信号幅度变化的加权值。

在一个可能的实施方式中，所述方法还包括：将每个移动目标生成的仿真接收信号进行叠加，生成模拟多个移动目标的复合仿真信号。

本申请提出的一种水下移动目标辐射信号的生成方法与现有技术相比具有的有益效果在于：

本申请实施例提出的水下移动目标辐射信号的生成方法，用迭代方法计算辐射信号从移动目标传播到接收阵元的时间延迟，能准确模拟出辐射信号从移动目标传播到接收阵元的时间延迟；

本申请实施例提出的水下移动目标辐射信号的生成方法，利用声场计算模型计算辐射信号各频带的加权值，最终得到移动目标辐射信号，可以更真实的模拟实际水声信号；

本申请实施例提出的水下移动目标辐射信号的生成方法，用WOLA滤波器组对模拟时间延迟生成的辐射信号进行分频带处理，便于硬件实现，可以大大缩减计算量，提高效率；

本申请实施例提出的一种水下移动目标辐射信号的生成方法，该方法适用于单个接收阵元对单个辐射信号的接收模拟，或者各种类型的阵列声呐对多个辐射信号的接收模拟。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书披露的多个实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书披露的多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请一个实施例提供的水下移动目标辐射信号的生成方法的功能框架示意图；

图2为本申请一个实施例提供的水下移动目标辐射信号的生成方法的流程图；

图3为本申请一个实施例提供的水下移动目标辐射信号的生成方法的移动目标方位确定示意图；

图4为本申请一个实施例提供的水下移动目标辐射信号的生成方法双目标辐射信号在静止状态与运动状态下，模拟生成的接收阵元接收辐射信号的频谱图；

图5为本申请一个实施例提供的水下移动目标辐射信号的生成方法双目标静止与运动状态下，模拟生成的接收辐射信号频谱局部放大图；

图6为本申请一个实施例提供的水下移动目标辐射信号的生成方法的有没有进行声场计算情况下生成接收仿真信号时域对比图；

图7为本申请一个实施例提供的水下移动目标辐射信号的生成方法的有没有进行声场计算情况下生成接收阵元信号频谱对比图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本申请的技术方案做进一步的详细描述。

先介绍一下本申请的构思。水下目标可以是舰船、潜艇或其他水下装置等载体，在传统的辐射信号模拟生成方法中，一般假设水下目标处于静止状态，通过时延的模拟方法可以获得辐射信号。而在实际应用中，水下目标多处于移动状态，因此是移动目标，水声设备接收到的实际辐射信号的时延是变化的。为了使通过模拟方法生成的水下移动目标辐射信号能够真实地反映实际水声环境下相关水声设备接收到的实际辐射信号，需要计算移动目标处在不同方位时，水声设备接收到的辐射信号的时延值，所以首先需要确定移动目标方位。然后需要确定辐射信号模型，根据移动目标处在不同方位时水声设备接收到的辐射信号的时延值模拟生成辐射时域信号。接着，考虑到辐射时域信号在水下传播过程中的扩散损失、吸收损失及多途效应，加入环境参数对辐射时域信号的信号幅度进行加权，生成仿真接收信号。仿真接收信号能够真实地反映实际水声环境下移动的水声设备接收到的实际辐射信号。

第一步，设置移动目标参数，建立目标移动模型，以确定辐射时域信号发生的时刻t_s。

具体地，设定移动目标的运动轨迹，移动目标的运动轨迹可以是直线、曲线或者预设置的其他模式，对应的运动轨迹函数可以为直线函数、曲线函数或者预设置的其他模式函数。用P(t)＝[x,y,z]表示移动目标的运动轨迹,其中x、y、z为移动目标当前坐标，P(t)为移动目标的运动轨迹函数。

将水声设备作为接收阵元，假设接收阵元的坐标为[0，0，0],根据移动目标的运动轨迹P(t_s)，可以计算t_s时刻移动目标位置相对于接收阵元的坐标(x_s，y_s，z_s)，如下：

P(t_s)＝[x_s，y_s，z_s]， (1)

进而根据移动目标位置相对于接收阵元的坐标计算t_s时刻移动目标距离接收阵元的距离d_s：

移动目标在沿着给定的运动轨迹移动过程中，接收阵元接收仿真接收信号的接收时刻t_r与移动目标发送辐射时域信号的发送时刻t_s的差值为辐射时域信号从移动目标传播到接收阵元的时间延迟。由于移动目标是移动的，移动目标与接收阵元之间的距离d_s是变化的，因此t_r与t_s的差值是不断变化的，该变化过程反映了移动目标的多普勒效应。多普勒效应就是观察者与波源之间有相对运动时，观测到的波的频率与波源发出的频率不同的现象。当波源背离观察者而去时，观察者收到的频率变低；当波源向观察者而来时，观察者收到的频率变高。

具体地，设辐射时域信号在t_s时刻从移动目标传播到接收阵元需要的时间为t_p，则：

其中，c是该海域内的声速。

设辐射时域信号是在t_s时刻发出的则：

t_s＝t_r-t_p (4)

综上所述，要得到t_r时刻接收阵元接收的仿真接收信号，需要确定辐射时域信号发生的时刻t_s。

第二步，根据接收时刻t_r和发送时刻t_s的时域变化建立辐射信号数学模型。

辐射信号为宽带辐射水声信号，具有声学特性。根据声学特性，建立辐射信号的线谱、连续谱和调制包络谱的数学模型。

具体地，设移动目标开始移动的时刻为0，移动目标开始时发出的辐射时域信号的数学模型为s(t)，则移动目标在t_s时刻发出的辐射时域信号s(t_s)，随着辐射信号传播，接收阵元在t_r时刻接收到的仿真接收信号s_r(t_r)为：

s_r(t_r)＝A·s(t_s) (5)

其中，A为仿真接收信号的信号幅度，A的值与辐射时域信号在水下传播过程中的扩散损失、吸收损失及多途效应等有关。其中，信号幅度A根据海洋环境参数，利用声场计算方法确定。根据以上步骤计算的t_s可能不是整数。对于离散信号，需要对辐射时域信号s(t)进行插值得到t_s值。

第三步，利用声场计算仿真接收信号的信号幅度A。

移动目标的辐射时域信号为宽带辐射水声信号，为了计算接收阵元接收到的仿真接收信号的信号幅度A，可以利用滤波器组将辐射时域信号分频带，例如将辐射时域信号输入WOLA滤波器组进行分频，输出若干分频信号，对每个分频信号的变化，以中心频率为基准，用声场计算的方法计算每个分频信号的信号幅度变化加权值，对每个分频信号的信号幅度进行加权后，对每个分频信号进行综合，叠加海洋环境噪声后得到信号幅度的值确定的接收阵元处的仿真接收信号，仿真接收信号为接收阵元模拟的移动目标辐射信号，该信号为时域信号。其中常用的声场计算的方法为Krakenc算法，是基于简正波理论的声场计算算法，可以比较精确地计算声场中水声传播损耗。

在声场数值计算中，根据目标位置的变化需要对声场计算所需的环境参数进行实时调整，仿真接收信号的信号幅度A也要进行实时调整。

本申请实施例披露一种水下移动目标辐射信号的生成方法，步骤如下S11-S15：

S11，设置移动目标参数，建立目标移动模型；

S12，根据所述目标移动模型，采用迭代算法，确定发生时刻，确定移动目标的实时参数；

S13，根据移动目标的实时参数，设置声学模型生成辐射时域信号；

S14，将辐射时域信号分频，得到若干个分频信号；

S15，将每个分频信号的信号幅度加权后综合，获得仿真接收信号。

在一个实施例中，如图1所示，对于单个移动目标，在步骤S11的具体执行时，目标移动的初始参数包括接收阵元的坐标、仿真接收信号的接收时刻和辐射时域信号的发生时刻。为了计算方便，设置接收阵元的坐标为(0，0，0)，并给定仿真接收信号的接收时刻t_r值，假设发生时刻t_s的初始值与接收时刻t_r值与相等；建立目标移动模型为：P(t)＝[x,y,z]；其中x、y、z为移动目标在t时刻的位置坐标，P(t)为移动目标的运动轨迹函数。

根据目标移动模型，执行步骤S12，获得移动目标的实时位置参数。其中实时位置参数包括t_s时刻移动目标位置相对于接收阵元的坐标(x_s，y_s，z_s)，移动目标距离接收阵元的距离d_s，辐射时域信号的发出时刻t_s等。具体地，步骤S12具体包括：

S101，假设接收阵元的坐标为0，0，0，根据目标移动模型计算t_s时刻移动目标位置相对于接收阵元的坐标x_s，y_s，z_s；

S102，计算t_s时刻移动目标距离接收阵元的距离d_s；

S103，计算辐射时域信号在t_s时刻从移动目标传播到接收阵元需要的时间为t_p；

S104，对于设定的接收时刻t_p，计算辐射时域信号发出时刻是在t′_s：

t′_s＝t_r-t_p (6)

S105，比较t′_s和t_s的差值是否小于给定阈值，如果比较结果为“是”，则结束，获得准确的辐射时域信号的发出时刻t_s；如果比较结果为“否”，则：t_s＝t′_s，执行S101。

执行上述步骤，通常迭代5次即可得到较为稳定的t_s值。

然后，执行步骤S13根据实时位置参数，基于声学模型生成辐射时域信号，其中辐射时域信号为时域信号。具体地，建立辐射时域信号的线谱、连续谱和调制包络谱的声学模型为s(t)；设移动目标开始移动的时刻为0，则移动目标在t_s时刻发出的辐射时域信号为s(t_s)。

然后，执行步骤S14，将辐射时域信号s(t_s)分频，得到若干个分频信号。具体地，将辐射时域信号s(t_s)输入WOLA分析滤波器组进行分频，输出若干分频信号:a₀s₀(t_s),a₁s₁(t_s),a₂s₂(t_s),…，q_is_i(t_s)。

然后，执行步骤S15，将每个分频信号的信号幅度加权后综合，获得仿真接收信号。

具体地，执行步骤S151,对每个分频信号的变化，以分析滤波器组中心频率为基准，用声场计算模型计算每个分频信号的信号幅度a_i变化的加权值，对每个分频信号的信号幅度a_i进行加权后，获得加权后的分频信号A₀s₀(t_s),A₁s₁(t_s),A₂s₂(t_s),…，A_is_i(t_s)；

S152,将加权后的分频信号输入综合滤波器组叠加后生成仿真接收信号s_r(t_r)：

此时的仿真接收信号s_r(t_r)即为叠加海洋环境噪声后的移动目标辐射信号的仿真信号。

在声场数值计算中，环境参数发生变化时，还需要执行步骤S16，对声场计算模型所需的环境参数进行实时调整，根据调整后的环境参数，确定每个分频信号的信号幅度变化的加权值。其中，环境参数包括移动目标实时参数、接收阵元方位参数和海洋环境信息等。

在另一个实施例中，如图2所示，对于多个移动目标，比如K个移动目标，可以模拟生成每个移动目标的仿真接收信号，并把K个移动目标的模拟仿真接收信号叠加，得到需要模拟的复合仿真信号。此时的复合仿真信号即为K个移动目标叠加海洋环境噪声后的移动目标辐射信号的仿真时域信号。其中需要说明的是其中每个移动目标的运动轨迹可能不相同，其目标移动模型的设置需符合运动轨迹。具体地，水下移动目标辐射信号模拟声场方法的步骤如下(该实施例中用n_r和n_s代替t_r和t_s)：

S21，设置第k个目标的目标参数，建立第k个目标移动模型；具体地，包括设置接收阵元的坐标为(0，0，0)，并给定仿真接收信号的接收时刻n_r值，假设辐射时域信号的发生时刻n_s的初始值与n_r的值与相等；建立第k个目标移动模型为：P(n)＝[x,y,z]；其中x、y、z为移动目标在n时刻的位置坐标，P(n)为移动目标的运动轨迹函数。

S22，对于接收阵元接收信号的n_r时刻，根据目标参数和目标移动模型计算辐射时域信号发生的时刻n_s。具体地，步骤S22包括：

S201，假设接收阵元的坐标为(0，0，0)，根据第k个目标移动模型计算n_s时刻移动目标位置相对于接收阵元的坐标x_s，y_s，z_s；

S202，计算n_s时刻移动目标距离接收阵元的距离d_s；

S203，计算辐射时域信号在n_s时刻从第i个目标传播到接收阵元需要的时间为n_p；

S204，对于设定的接收时刻n_p，计算辐射时域信号发出时刻是在n′_s：

S205，比较n′_s和n_s的差值是否小于给定阈值，如果比较结果为“是”，则结束，获得准确的辐射时域信号的发出时刻n_s；如果比较结果为“否”，则：n_s＝n′_s，执行S201。

执行上述步骤，通常迭代5次即可得到较为稳定的n_s值。

S23，基于声学模型确定第k个目标在n_s时刻发出的辐射时域信号为s_k(n_s)，并放入缓存；

具体包括，首先建立辐射时域信号的线谱、连续谱和调制包络谱的声学模型为s_k(n)；设移动目标开始移动的时刻为0，则移动目标在n_s时刻发出的辐射时域信号为s_k(n_s)，并放入缓存。

S24，根据移动目标当前时刻的环境参数，判断是否需要进行声场计算的更新，如果需要，则执行步骤S25；如果不需要更新。则执行步骤S26，采用之前的信号幅度加权值。

S25，以进行更新声场计算模型的环境参数，对各中心频点进行Krakenc计算，以计算各中心频点的声传播损失，得到信号幅度加权值。

S26，判断缓存中当前辐射时域信号为s_k(n_s)采样点的个数是否满足滤波器组输入需要的样点个数，如果不满足,则n_s＝n_r+1，继续执行步骤S22；如果满足，则执行步骤27；

S27，将缓存中的全部辐射时域信号s_k(n_s)采样点按照样点序列输入分析滤波器组进行wola分析，得到若干个分频信号；将每个分频信号的信号幅度用声场计算模型的加权值进行信号幅度加权，再用综合滤波器组叠加得到接收阵元接收的仿真接收信号s_rk(n_r)。

S28，判断是否还有其他移动目标需要模拟生成的仿真接收信号，如果判断结果为“有”，比如共有K个移动目标，k<K，则令k的值加1，重复步骤S21-S27，模拟生成第k+1个移动目标的仿真接收信号；

如果判断结果为“没有”，则执行步骤S29。

S29，计算每个移动目标的仿真接收信号s_rk(n_r)，并把k个目标的模拟仿真接收信号s_rk(n_r)叠加，得到同一接收阵元的仿真接收信号s_r(n_r)。此时的仿真接收信号s_r(n_r)即为k个移动目标叠加海洋环境噪声后的仿真时域信号。其中需要说明的是其中每个移动目标的运动轨迹可能不相同，其目标移动模型的设置需符合每个移动目标运动轨迹。

在另一个实施例中，如图3所示，移动目标的运动轨迹为匀速直线运动为例，水下移动目标辐射信号模拟声场方法的步骤如下：

首先，设置移动目标参数，建立目标移动模型。

具体地，设置移动目标参数包括设置初始时刻移动目标与接收阵元的距离为d1，静止时与水平方向的初始角度为α1，移动目标运动时与水平方向的运动角度为β，运动速度为v；给定仿真接收信号的接收时刻t_r值，假设发生时刻t_s的初始值与接收时刻t_r值与相等。

移动目标在运动t_s秒后，移动目标与接收阵元的距离为d_s，t_s秒时移动目标与水平方向的方位角度为α2，设d1与d_s之间的角度为γ1，运动轨迹直线与d_s之间的角度为γ2，如图3所示。

设，0＜α1＜90°，0＜β＜α1，则：

d1 sin(γ1)＝vt_ssin(γ2) (8)

γ2＝α1-β-γ1 (9)

建立目标移动模型为：

其中-90°＜α1＜90°，-180°＜β＜180°。

然后，根据目标移动模型如公式(6)，确定移动目标的实时参数，采用迭代算法，确定发生时刻；具体地包括：

S301，假设接收阵元的坐标为(0，0，0)，根据所述目标移动模型和设置的移动目标参数，确定移动目标的实时参数γ1，目标移动模型为公式(10)；

S302，计算t_s时刻移动目标距离接收阵元的距离d_s；

d_s＝d1cos(γ1)+vt_scos(α1-β-γ1) (11)

α2＝α1-γ1 (12)

S303，设在t_s时刻，辐射时域信号从移动目标传播到接收阵元需要的时间为t_p，根据公式(4)计算t_p；

S304，对于设定的接收时刻t_r，根据公式(6)计算辐射时域信号发出时刻是在t′_s；

S305，比较t′_s和t_s的差值是否小于给定阈值，如果比较结果为“是”，则结束，获得准确的辐射时域信号的发出时刻t_s；如果比较结果为“否”，则：t_s＝t_s′，执行S301。

执行上述步骤，通常迭代5次即可得到较为稳定的t_s值。

在得到稳定的t_s值后，执行前述实施例提供的步骤S13-S16的任意实施方式，能够生成移动目标辐射信号的仿真信号。

如果存在多个运动轨迹为匀速直线运动的移动目标，执行前述实施例步骤S23-S29的任意实施方式，能够生成移动目标辐射信号的仿真信号。

在另一个实施例中，移动目标辐射信号的模拟条件如下：

(1)海洋环境：海水深度300m，声速剖面为均匀1510m/s，阵列深度300m；

(2)目标一：深度25m，目标初始距离4000米，目标静止时与水平方向的方位角为30度，目标运动时运动方向水平方向的方位角150度，速度40节，目标一辐射噪声的线谱分量为：30Hz、60Hz、150Hz与260Hz。

(3)目标二：深度40m，目标初始距离5000米，目标静止时方位0度，目标运动时运动方向20度，速度30节，目标二辐射噪声的线谱分量为：70Hz、160Hz、230Hz。

如图4和图5所示，是双目标在静止及移动状态下，模拟的目标辐射噪声为复合谱时的频谱。从图5中放大的线谱的变化可见，目标一逼近接收阵元移动，因此其频谱上移，例如静止状态下260Hz频点处的峰值对应的线谱移至263Hz频点处，频率增大。目标二远离接收阵移动，其频谱下移，例如静止状态下230Hz频点处的峰值对应的线谱移至228Hz，频率减小。该变化过程符合移动目标的多普勒效应，因此模拟的多移动目标辐射噪声能够真实地反映实际水声环境下移动的水声设备接收到的实际辐射噪声。

如图6和图7所示，是有没有进行声场计算的情况下接收阵元模拟的仿真接收信号比较。由于声传播的影响，进行声场计算时信号衰减很大，因此图中对进行声场计算的信号增加66dB，使进行声场计算的仿真接收信号和没有进行声场计算的辐射时域信号在同一幅值区间作比较，根据比较结果能够发现进行声场计算的仿真接收信号的信号幅度有较大衰减，而且可发现声传播过程中的扩散损失、吸收损失及多途效应等水下环境参数对生成信号的影响还是很大的，不止影响辐射信号的信号幅度，对信号的相位也有影响，且具有频率选择性。因此，进行声场计算的情况下接收阵元模拟的仿真接收信号能够真实地反映实际水声环境下移动的水声设备接收到的实际辐射信号。

本领域普通技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执轨道，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域普通技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执轨道的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水下移动目标辐射信号的生成方法，其特征在于，包括：

设置移动目标参数，建立目标移动模型；

根据所述目标移动模型，采用迭代算法计算辐射时域信号的发生时刻，确定移动目标实时参数；

根据移动目标的实时参数，设置声学模型生成辐射时域信号；

将所述辐射时域信号分频，得到若干个分频信号；

将每个分频信号的信号幅度加权后综合，获得仿真接收信号。

2.根据权利要求1所述的水下移动目标辐射信号的生成方法，其特征在于，所述设置移动目标参数，建立目标移动模型，具体包括：

设置接收阵元的坐标为(0，0，0)，给定仿真接收信号的接收时刻t_r值，假设发生时刻t_s的初始值与接收时刻t_r值与相等；

建立所述目标移动模型为：P(t)＝[x，y，z]；

其中x、y、z为移动目标t时刻位置坐标，P(t)为移动目标的运动轨迹函数。

3.根据权利要求2所述的水下移动目标辐射信号的生成方法，其特征在于，所述根据所述目标移动模型，采用迭代算法计算辐射时域信号的发生时刻，确定移动目标实时参数，具体包括：

S101，根据目标移动模型计算t_s时刻所述移动目标位置相对于接收阵元的坐标(x_s，y_s，z_s)；

S102，计算t_s时刻移动目标距离接收阵元的距离d_s；

S103，计算辐射时域信号在t_s时刻从移动目标传播到接收阵元需要的时间为t_p；

S104，对于给定的接收时刻t_p，计算辐射时域信号发出时刻是在t′_s：

t′_s＝t_r-t_p (4)

S105，比较t′_s和t_s的差值是否小于给定阈值，如果比较结果为“是”，则结束，获得准确的辐射时域信号的发出时刻t_s；如果比较结果为“否”，则：t_s＝t′_s，执行S101。

4.根据权利要求1所述的水下移动目标辐射信号的生成方法，其特征在于，所述根据移动目标的实时参数，设置声学模型生成辐射时域信号，具体包括：

设定辐射时域信号的线谱、连续谱和调制包络谱的声学模型为s(t)；

设移动目标开始移动的时刻为0，则移动目标在t_s时刻发出的辐射时域信号为s(t_s)。

5.根据权利要求1所述的水下移动目标辐射信号的生成方法，其特征在于，所述将所述辐射时域信号分频，得到若干个分频信号；具体包括：

将辐射时域信号s(t_s)输入滤波器组进行分频，输出i个分频信号：

a₀s₀(t_s)，a₁s₁(t_s)，a₂s₂(t_s)，…，a_is_i(t_s)；

其中，a₀，a₁，a₂，…a_i为每个分频信号的信号幅度。

6.根据权利要求1所述的水下移动目标辐射信号的生成方法，其特征在于，所述方法还包括：基于中心频率，用声场计算的方法计算每个分频信号的信号幅度变化的加权值。

7.根据权利要求1所述的水下移动目标辐射信号的生成方法，其特征在于，所述将每个分频信号的信号幅度加权后综合，获得仿真接收信号，具体包括：

将每个所述分频信号的信号幅度进行加权后，获得加权后的i个分频信号：

A₀s₀(t_s)，A₁s₁(t_s)，A₂s₂(t_s)，…，A_is_i(t_s)；

其中，A₀，A₁，A₂，…A_i为每个分频信号的信号幅度变化的加权值；

将所述加权后的i个分频信号输入综合滤波器组叠加后生成仿真接收信号s_r(t_r)：

8.根据权利要求1所述的水下移动目标辐射信号的生成方法，其特征在于，所述方法还包括：

调整环境参数；

根据调整后的环境参数，确定每个分频信号的信号幅度变化的加权值。

9.根据权利要求1所述的水下移动目标辐射信号的生成方法，其特征在于，所述方法还包括：将每个移动目标生成的仿真接收信号进行叠加，生成模拟多个移动目标的复合仿真信号。

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