CN117289251A - 一种声纳接收角度优化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声纳接收角度优化方法及装置，该方法包括：获取海洋环境参数和声学基阵参数；对声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性和垂直接收波束指向性；对海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数；获取物理空间中M艘航船的参数信息；对M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性和海洋环境噪声的垂直空间指向性；对水平接收波束指向性和海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益；对垂直接收波束指向性和海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益。本发明提高了声纳对复杂海洋环境的适应能力和声纳作用距离。
Description
技术领域
本发明涉及水下探测设备环境适应性处理和声纳最佳空间处理技术领域，尤其涉及一种声纳接收角度优化方法及装置。
背景技术
海洋环境噪声是各种水下感知装备(如声纳、鱼雷、水雷、水下无人作战平台等)作战使用的重要干扰背景。海洋环境噪声具有明显的时域性、地域性和空间指向性分布特性。海洋环境噪声量级及空间指向性分布直接影响水声装备的设计和使用性能，同一种水声装备在不同海域、不同时段采取不同的使用方式，其战术技术性能将会呈现较大差异。
海洋环境噪声的产生原因多种多样，其中风动噪声(包括降雨)和远处航船噪声是海洋环境噪声的主要噪声源。海洋环境噪声强度及其空间分布与风力、风向、海况、降雨等海洋气象条件以及远处航船密度直接相关。海洋环境噪声空间分布具有明显的水平及垂直指向性特点，水平及垂直指向性与海深、海底地形地貌及海洋声速垂直及水平分布直接相关。
如果声纳空间信号处理不仅在水平方向而且在垂直方向形成波束，就能较好地适应背景噪声场为非均匀分布的海洋环境。但是，国内目前声纳装备没有考虑海洋环境噪声空间指向特性。现役国内声纳为满足目标方位及距离指示要求，一般仅在水平某一固定方向形成波束，给出目标具体方位，而没有考虑海洋环境噪声水平和垂直指向性的非均匀性，没有实时形成水平方向和垂直方向最优波束指向性以适应海洋环境噪声水平、垂直方向的非均匀性，因而无法很好地发挥声纳的具体战术技术性能。因此要提高声纳的设计和使用水平，应尽量将海洋环境噪声源非均匀分布以及海洋地形、地貌的变化、水体声速剖面水平折射率的缓慢变化和内波影响等因素考虑在内，建立适合非均匀分布噪声源和非平坦海底的三维噪声模型及水平、垂直指向性模型，并实际用于声纳设计及战术使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种声纳接收角度优化方法及装置，能够针对具体海区的实际水声传播环境和噪声源分布情况，根据已经建立的相应理论模型，为海上实战实时提供较准确的背景噪声实时状况，实时评估相关海域的海洋环境噪声水平及垂直指向特性，根据实时预报的海洋环境噪声空间指向特性，自适应调整声纳波束水平和垂直指向，提高声纳对复杂海洋环境的适应能力，提高声纳作用距离。
为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种声纳接收角度优化方法，所述方法包括：
S1，获取海洋环境参数和声学基阵参数；
所述海洋环境参数包括航船噪声源参数、生物噪声源参数、气象噪声源参数、频率、海深、不同距离的声速剖面、海底声速、海底衰减系数和海底密度；
所述声学基阵参数包括水听器阵列的水平阵元数、垂直阵元数，阵中心深度，相邻水平阵元间距和相邻垂直阵元间距；
S2，对所述声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性和垂直接收波束指向性；
S3,对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数；
S4，获取物理空间中M艘航船的参数信息；
所述M艘航船的参数信息包括方位角信息、距离信息、吨位信息、航速信息和航向信息；
S5，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性；
S6，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性；
S7，对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益；
S8，对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述对所述声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性和垂直接收波束指向性，包括：
S21,利用声纳阵列的水平接收波束指向性计算模型，对所述声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性；
所述声纳阵列的水平接收波束指向性计算模型为：
其中，D(α)为沿水平α方向的水平接收波束指向性，为声线与水平阵主轴线的夹角，即舷角，d水平为相邻垂直阵元间距，λ＝c/f为波长，c为声速，f为频率，N水平为水听器阵列的水平阵元数；
S22,利用声纳阵列的垂直接收波束指向性计算模型，对所述声学基阵参数进行处理得到垂直接收波束指向性；
所述声纳阵列的垂直接收波束指向性计算模型为：
其中，D(θ)为沿垂直θ方向的垂直接收波束指向性，θ为声线与垂直阵法线的夹角，即掠射角，d垂直为相邻垂直阵元间距，λ＝c/f为波长，N水平为水听器阵列的垂直阵元数。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数，包括：
利用简正波分析模型，对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数；
所述物理空间参数包括简正波总号数N、第m号简正波的波函数ψm和水平波数实部km、水平波数虚部αm，m为简正波号数，m＝1,2,…,N。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性，包括：
利用水平空间指向性模型，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性；
所述水平空间指向性模型为：
其中，BH(θH)为海洋环境噪声的水平空间指向性，θHi为第i艘航船的方位角信息，LHi为第i艘航船的距离信息，WHi为第i艘航船的吨位信息，VHi为第i艘航船的航速信息，βHi为第i艘航船的航向信息，θH为声线与水平阵主轴线的夹角，即舷角，k＝2πf/c为波数，p(LHi,WHi,VHi,βHi)为海洋环境噪声的水平空间指向性。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性，包括：
利用垂直空间指向性模型，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性；
所述垂直空间指向性模型为：
其中，BV(θV)为海洋环境噪声的垂直空间指向性，θV为声线与垂直阵法线的夹角，即掠射角，zj为垂直阵元深度，ψm(zj)为第m号简正波在第j个阵元处的波函数,k＝2πf/c为波数，km和αm为第m号简正波的水平波数的实部和虚部，r1，r2以及Δr分别为考虑海面的噪声源范围的最近距离、最远距离和距离步长，v为风速，
f为频率，SV 2为源强度，*表示乘积。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益，包括：
利用水平海洋环境噪声阵处理增益模型，对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益；
所述水平海洋环境噪声阵处理增益模型为：
其中，GH(θHi)为声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益，BH(θHi)为海洋环境噪声的水平空间指向性，θHi为第i个水平角度，DH(θHi)为水平接收波束指向性。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第一方面中，所述对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益，包括：
利用垂直海洋环境噪声阵处理增益模型，对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益；
所述垂直海洋环境噪声阵处理增益模型为：
其中，GV(θVj)为声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益，BV(θVj)为海洋环境噪声的垂直空间指向性，DV(θVj)为垂直接收波束指向性，θVj为第j个垂直角度。
本发明实施例第二方面公开了一种声纳接收角度优化装置，所述装置包括：
第一参数获取模块，用于获取海洋环境参数和声学基阵参数；
所述海洋环境参数包括航船噪声源参数、生物噪声源参数、气象噪声源参数、频率、海深、不同距离的声速剖面、海底声速、海底衰减系数和海底密度；
所述声学基阵参数包括水听器阵列的水平阵元数、垂直阵元数，阵中心深度，相邻水平阵元间距和相邻垂直阵元间距；
波束指向性计算模块，用于对所述声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性和垂直接收波束指向性；
第二参数获取模块，用于对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数；
第三参数获取模块，用于获取物理空间中M艘航船的参数信息；
所述M艘航船的参数信息包括方位角信息、距离信息、吨位信息、航速信息和航向信息；
水平空间指向性计算模块，用于对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性；
垂直空间指向性计算模块，用于对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性；
水平海洋环境噪声阵处理增益计算模块，用于对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益；
垂直海洋环境噪声阵处理增益计算模块，用于对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述对所述声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性和垂直接收波束指向性，包括：
S21,利用声纳阵列的水平接收波束指向性计算模型，对所述声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性；
所述声纳阵列的水平接收波束指向性计算模型为：
其中，D(α)为沿水平α方向的水平接收波束指向性，为声线与水平阵主轴线的夹角，即舷角，d水平为相邻垂直阵元间距，λ＝c/f为波长，c为声速，f为频率，N水平为水听器阵列的水平阵元数；
S22,利用声纳阵列的垂直接收波束指向性计算模型，对所述声学基阵参数进行处理得到垂直接收波束指向性；
所述声纳阵列的垂直接收波束指向性计算模型为：
其中，D(θ)为沿垂直θ方向的垂直接收波束指向性，θ为声线与垂直阵法线的夹角，即掠射角，d垂直为相邻垂直阵元间距，λ＝c/f为波长，N水平为水听器阵列的垂直阵元数。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数，包括：
利用简正波分析模型，对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数；
所述物理空间参数包括简正波总号数N、第m号简正波的波函数ψm和水平波数实部km、水平波数虚部αm，m为简正波号数，m＝1,2,…,N。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性，包括：
利用水平空间指向性模型，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性；
所述水平空间指向性模型为：
其中，BH(θH)为海洋环境噪声的水平空间指向性，θHi为第i艘航船的方位角信息，LHi为第i艘航船的距离信息，WHi为第i艘航船的吨位信息，VHi为第i艘航船的航速信息，βHi为第i艘航船的航向信息，θH为声线与水平阵主轴线的夹角，即舷角，k＝2πf/c为波数，p(LHi,WHi,VHi,βHi)为海洋环境噪声的水平空间指向性。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性，包括：
利用垂直空间指向性模型，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性；
所述垂直空间指向性模型为：
其中，BV(θV)为海洋环境噪声的垂直空间指向性，θV为声线与垂直阵法线的夹角，即掠射角，zj为垂直阵元深度，ψm(zj)为第m号简正波在第j个阵元处的波函数,k＝2πf/c为波数，km和αm为第m号简正波的水平波数的实部和虚部，r1，r2以及Δr分别为考虑海面的噪声源范围的最近距离、最远距离和距离步长，v为风速，
f为频率，SV 2为源强度，
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益，包括：
利用水平海洋环境噪声阵处理增益模型，对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益；
所述水平海洋环境噪声阵处理增益模型为：
其中，GH(θHi)为声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益，BH(θHi)为海洋环境噪声的水平空间指向性，θHi为第i个水平角度，DH(θHi)为水平接收波束指向性。
作为一种可选的实施方式，本发明实施例第二方面中，所述对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益，包括：
利用垂直海洋环境噪声阵处理增益模型，对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益；
所述垂直海洋环境噪声阵处理增益模型为：
其中，GV(θVj)为声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益，BV(θVj)为海洋环境噪声的垂直空间指向性，DV(θVj)为垂直接收波束指向性，θVj为第j个垂直角度。
本发明第三方面公开了另一种卫星通信任务规划装置，所述装置包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明实施例第一方面公开的声纳接收角度优化方法中的部分或全部步骤。
本发明第四方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明实施例第一方面公开的声纳接收角度优化方法中的部分或全部步骤。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明针对不同的海区环境，可选择不同的工作深度，工作频率，不同的发射方向(水平角，俯仰角)，波束宽度(水平方向，垂直方向)等工作参数，获得考虑环境噪声水平阵和垂直阵响应后的空间阵处理增益，以便于及时调整波束主轴，使探测效果达到最佳，以达到装备最佳的探测效果。通过改变水平波束角和垂直波束俯仰角，选择最佳传播信道，最大限度发挥声呐探测性能。对于声呐设计和在不同海域、海况下的使用，具有重要的实际应用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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发明的一些实施例，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他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种声纳接收角度优化方法的流程示意图；
图2是本发明实施例公开的海洋环境噪声的垂直空间指向性分布；
图3是本发明实施例公开的声纳接收波束垂直阵处理最优俯仰角(最佳-5度)；
图4是本发明实施例公开的海洋环境噪声的垂直空间指向性分布；
图5是本发明实施例公开的声纳接收波束垂直阵处理最佳俯仰角(最佳角度-11度)；
图6是本发明实施例公开的一种声纳接收角度优化装置的结构示意图；
图7是本发明实施例公开的另一种声纳接收角度优化装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本发明公开了一种声纳接收角度优化方法及装置，通过获取海洋环境参数和声学基阵参数；对声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性和垂直接收波束指向性；对海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数；获取物理空间中M艘航船的参数信息；对M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性和海洋环境噪声的垂直空间指向性；对水平接收波束指向性和海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益；对垂直接收波束指向性和海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益。本发明提高了声纳对复杂海洋环境的适应能力和声纳作用距离。以下分别进行详细说明。
实施例一
请参阅图1，图1是本发明实施例公开的一种声纳接收角度优化方法的流程示意图。其中，图1所描述的声纳接收角度优化方法应用于水下探测设备环境适应性处理和声纳最佳空间处理等，本发明实施例不做限定。如图1所示，该声纳接收角度优化方法可以包括以下操作：
S1，获取海洋环境参数和声学基阵参数；
所述海洋环境参数包括航船噪声源参数、生物噪声源参数、气象噪声源参数、频率、海深、不同距离的声速剖面、海底声速、海底衰减系数和海底密度；
所述声学基阵参数包括水听器阵列的水平阵元数、垂直阵元数，阵中心深度，相邻水平阵元间距和相邻垂直阵元间距；
S2，对所述声学基阵参数进行处理，得到水平接收波束指向性和垂直接收波束指向性；
S3,对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数；
S4，获取物理空间中M艘航船的参数信息；
所述M艘航船的参数信息包括方位角信息、距离信息、吨位信息、航速信息和航向信息；
S5，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性；
S6，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性；
S7，对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益；
S8，对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益。
可选的，所述对所述声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性和垂直接收波束指向性，包括：
S21,利用声纳阵列的水平接收波束指向性计算模型，对所述声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性；
所述声纳阵列的水平接收波束指向性计算模型为：
其中，D(α)为沿水平α方向的水平接收波束指向性，为声线与水平阵主轴线的夹角，即舷角，d水平为相邻垂直阵元间距，λ＝c/f为波长，c为声速，f为频率，N水平为水听器阵列的水平阵元数；
S22,利用声纳阵列的垂直接收波束指向性计算模型，对所述声学基阵参数进行处理得到垂直接收波束指向性；
所述声纳阵列的垂直接收波束指向性计算模型为：
其中，D(θ)为沿垂直θ方向的垂直接收波束指向性，θ为声线与垂直阵法线的夹角，即掠射角，d垂直为相邻垂直阵元间距，λ＝c/f为波长，N水平为水听器阵列的垂直阵元数。
可选的，所述对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数，包括：
利用简正波分析模型，对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数；
所述物理空间参数包括简正波总号数N、第m号简正波的波函数ψm和水平波数实部km、水平波数虚部αm，m为简正波号数，m＝1,2,…,N。
简正波模型为现有的声传播模型中的一种。
对于海洋水体分层介质中的水声传播，声压场可以分解为水平方向以汉克尔函数表示、垂直方向以系列简谐振动表示的简正波传播形式。
可选的，所述对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性，包括：
利用水平空间指向性模型，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性；
所述水平空间指向性模型为：
其中，BH(θH)为海洋环境噪声的水平空间指向性，θHi为第i艘航船的方位角信息，LHi为第i艘航船的距离信息，WHi为第i艘航船的吨位信息，VHi为第i艘航船的航速信息，βHi为第i艘航船的航向信息，θH为声线与水平阵主轴线的夹角，即舷角，k＝2πf/c为波数，p(LHi,WHi,VHi,βHi)为海洋环境噪声的水平空间指向性。
可选的，所述对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性，包括：
利用垂直空间指向性模型，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性；
所述垂直空间指向性模型为：
其中，BV(θV)为海洋环境噪声的垂直空间指向性，θV为声线与垂直阵法线的夹角，即掠射角，zj为垂直阵元深度，ψm(zj)为第m号简正波在第j个阵元处的波函数,k＝2πf/c为波数，km和αm为第m号简正波的水平波数的实部和虚部，r1，r2以及Δr分别为考虑海面的噪声源范围的最近距离、最远距离和距离步长，v为风速，
f为频率，SV 2为源强度，*表示乘积。
可选的，所述对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益，包括：
利用水平海洋环境噪声阵处理增益模型，对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益；
所述水平海洋环境噪声阵处理增益模型为：
其中，GH(θHi)为声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益，BH(θHi)为海洋环境噪声的水平空间指向性，θHi为第i个水平角度，DH(θHi)为水平接收波束指向性。
可选的，所述对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益，包括：
利用垂直海洋环境噪声阵处理增益模型，对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益；
所述垂直海洋环境噪声阵处理增益模型为：
其中，GV(θVj)为声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益，BV(θVj)为海洋环境噪声的垂直空间指向性，DV(θVj)为垂直接收波束指向性，θVj为第j个垂直角度。
实施例二
本实施例包括两个主要技术部分：
(1)海洋环境噪声水平和垂直指向性实时评估技术
主要考虑航船噪声、渔场情况、风动噪声源，海底为斜坡海底，采用射线法传播模型，利用N×2D近似算法对整个计算海区进行水平和垂直方位角划分，每个分区内的斜坡坡度都随之变化，对每个方位角区域内的声场按照环境随距离变化(range-dependent)声场进行计算，输入必需的环境参数，比如航船噪声、渔场情况、海底山、岛屿、降水、风速、风向、海深、海底斜坡坡度、海底密度、海底声衰减、水体声速剖面等信息，得到噪声水平和垂直指向性在不同方位角的变化情况，并且可以获得不同接收水平角度和接收深度的噪声强度变化。
海洋环境噪声水平和垂直指向性实时评估技术软件由Labview语言编制，按功能分成三个部分，第一部分是海洋环境参数输入部分，包括航船噪声、渔场情况、海底山、岛屿、降水、海面噪声源参数、接收阵参数、海洋环境参数，斜坡海底参数等，第二部分是数值计算部分，第三部分是结果输出和显示部分，将直观地显示出水平非均匀航船分布、斜坡海底情况下，海洋环境噪声的噪声级随水平方向和垂直深度的变化，得到水平指向性和垂直指向性等图形。
(2)声纳接收波束接收角度实时选择技术
海洋波导中，由于上下边界的共同作用，特别是海底作用，以及海洋水体水平及垂直方向的不均匀分布，实际的海洋环境噪声分布并不是均匀各向同性的，特别是在垂直方向，海洋环境噪声以接收阵中心所在的水平面为基点上下并不对称，具有明显的指向性特征。例如在水体声速剖面出现跃层情况下，海洋环境噪声最小凹点偏离水平0度方向(水平方向上方或下方)。特别是深海环境中，水体上层海面噪声源贡献较大，使得水体上方、特别是海面声源对接收点的噪声贡献较大，而由于海底反射和传播损失影响，从水体下方到达的噪声成分较低。考虑到海洋环境噪声的空间分布和方向特性，在实际的指向性接收处理中，由于水平面基点以下一般具有相对较低的噪声水平，从有利于声能接收和噪声抑制的角度来考虑，可以将接收波束在垂直方向向下偏移一定角度。如果海洋环境噪声具有很强的上下非对称垂直指向性结构，适当偏转调节接收波束(或者指向性)主轴，避开海洋环境噪声较强的方向，可以收到较好的信号接收效果。水平方向噪声也是同理，如果海洋环境噪声具有很强的左右非对称水平指向性结构，适当偏转调节接收波束(或者指向性)主轴，避开海洋环境噪声较强的水平方向，可以收到较好的信号接收效果。
对于声纳水平接收阵，由于海洋环境噪声在水平方向表现为各向异性，特别是岛屿和海底山环境条件下，海洋环境噪声水平阵响应凹槽位置会偏离主波束方向，偏向其他水平方向以下。当采用指向性接收时，例如水平阵列，或者指向性水听器，使用波束偏转手段适当偏转波束主轴，将水平阵主波束对准海洋环境噪声响应的最小方向，以避开噪声水平方向较强的方向，有效降低接收波束中环境噪声的能量。在对噪声空间抑制的同时，尽可能覆盖目标声能到达的角度范围，以利于目标的声信号能量的接收，通过接收波束的主轴水平偏转，得到较好的探测增益，获得最佳的声能接收效果。
对于声纳垂直接收阵，由于海洋环境噪声在垂直方向表现为各向异性，特别是深海环境条件下，海洋环境噪声垂直阵响应凹槽位置会偏离水平方向，偏向水平方向以下。当采用指向性接收时，例如垂直阵列，或者指向性水听器，使用波束偏转手段适当偏转波束主轴，将垂直阵主波束对准海洋环境噪声响应的最小方向，以避开噪声较强的方向，有效降低接收波束中环境噪声的能量。在对噪声空间抑制的同时，尽可能覆盖目标声能到达的角度范围，以利于声信号能量的接收，通过接收波束的主轴倾斜，得到较好的探测增益，获得最佳的声能接收效果。
将声纳水平和垂直波束主瓣对应角度范围内信号能量与噪声能量的分贝数差值(主瓣角度不变)定义为阵空间处理增益。
阵处理增益最大的方向即为接收波束最佳水平和俯仰角方向。
声纳阵列接收波束最佳空间方位角实时选择技术软件由LabView和C语言编制，其中LabView完成界面控制，C语言完成高效并行计算。软件按功能分成五个模块，第一个模块用于输入海洋环境噪声参数和声纳阵列参数，第二个模块计算声纳阵列水平和垂直指向性，第三个模块用于计算海洋环境噪声水平和垂直指向性，第四个模块计算声纳阵列的水平和垂直方向处理增益(考虑环境噪声水平和垂直指向性)，第五个模块输出阵处理增益计算结果并画出随水平和垂直角度变化的阵处理增益图。具体如下：
第一步：参数输入模块，输入海洋环境参数和声学基阵参数。
其中，海洋环境参数：航船噪声源(航船噪声声源级、频谱分布)，生物噪声源(生物噪声声源级、频谱分布)，气象噪声源(海面风速v、风向、风场分布、雨况、下雨情况水平分布)，海深H、不同距离的声速剖面c(r,z)、海底声速cb、海底衰减系数αb、海底密度ρ；
声学基阵参数：水听器阵列的水平阵元数N水平、垂直阵元数N垂直，阵中心深度z0，d水平-相邻垂直阵元间距，d垂直-相邻垂直阵元间距。
第二步：阵列指向性计算模块，计算声纳阵列的水平和垂直方向的接收波束指向性。
根据声纳阵列参数，计算水平和垂直的接收波束图案(或指向性)D(α)和D(θ)；
其中D(α)声学阵沿水平α方向的波束强度，-声线与水平阵主轴线的夹角(舷角)，d水平-相邻垂直阵元间距，D(θ)声学阵沿垂直θ方向的波束强度，θ-声线与垂直阵法线的夹角(掠射角)，d垂直-相邻垂直阵元间距，波长λ＝c/f。
第三步：空间剖分处理模块，将物理空间分水平和垂直方向进行剖分。
对于海洋水体分层介质中的水声传播，声压场可以分解为水平方向以汉克尔函数表示、垂直方向以系列简谐振动表示的简正波传播形式。简正波总号数M以及每号简正波的波函数ψm、水平波数实部km和虚部αm由海洋环境参数以及声源参数决定。输入频率f、海深H、声速剖面c(z)、海底声速cb、海底衰减系数αb、海底密度ρ、水听器阵列的水平阵元数NH、垂直阵元数NV，阵中心深度z0，相邻垂直阵元间距dH，相邻垂直阵元间距dV，利用国际上标准简正波传播程序KRAKEN，可计算出此类波导所含的简正波总号数M、第m号简正波的波函数ψm和相应水平波数实部km、水平波数虚部αm。其中m为简正波号数，m＝1,2,…,M。
第四步：噪声空间指向性计算模块，计算海洋环境噪声空间指向性。
在不同区域，建立不同的环境噪声模型。根据环境噪声指向性公式，计算海洋环境噪声空间指向性，为提高计算效率，采用快速算法，分别计算海洋环境噪声水平指向性和垂直指向性。
考虑到声纳以探测水下目标为主要功能，海洋环境噪声水平指向性以考虑航船噪声为主，获取周边所有M艘航船的方位角θHi、距离LHi、吨位WHi、航速VHi，航向βHi。
上式中，BH(θH)、BV(θV)为随水平和垂直角度分布的环境噪声强度，θH-声线与水平阵主轴线的夹角(舷角)，θV-声线与垂直阵法线的夹角(掠射角)，p(LHi,WHi,VHi,βHi)采用国际通用的统计经验公式计算。
zj为垂直阵元深度，ψm(zj)为第m号简正波在第j个阵元处的波函数,k＝2πf/c为波数，km和αm为第m号简正波的水平波数的实部和虚部。r1，r2以及Δr分别为考虑海面的噪声源范围的最近距离、最远距离和距离步长。而源强度SV 2为
其中v-风速，f-频率。
第五步：阵处理增益计算模块，计算声纳阵列在水平和垂直方向的海洋环境噪声阵处理增益(考虑环境噪声水平和垂直指向性)。
将声纳水平方向波束主瓣对应角度范围内信号能量与噪声能量的分贝数差值(主瓣角度不变)定义为阵水平方向空间处理增益。水平方向阵处理增益最大的方向即为水平接收波束最佳角度方向。从-90°到90°，将水平面按步长1°，划分为不同的水平角度。分别以每一角度为中心，对水平方向波束主瓣内的环境噪声能量值进行求和，再对水平波束形成的主瓣能量求和，最后用水平方向波束形成的主瓣能量(分贝值)减去环境噪声在水平波束主瓣内的能量(分贝值)，得到环境噪声水平方向处理增益：
将声纳垂直方向波束主瓣对应角度范围内信号能量与噪声能量的分贝数差值(主瓣角度不变)定义为阵垂直方向空间处理增益。垂直剖面内阵处理增益最大的方向即为接收波束最佳俯仰角方向。从-90°(海面)到90°(海底)，将垂直面按步长1°，划分为不同的垂直角度。分别以每一角度为中心，对垂直方向波束主瓣内的环境噪声能量值进行求和，再对垂直波束形成的主瓣能量求和，最后用垂直方向波束形成的主瓣能量(分贝值)减去环境噪声在垂直波束主瓣内的能量(分贝值)，得到环境噪声垂直方向处理增益：
其中GH(θHi)、GV(θVj)是随水平、垂直角度变化的环境噪声阵处理增益，θHi是第i个水平角度，θVj是第j个垂直角度，BH(θHi)、BV(θVj)是随水平、垂直角度变化的环境噪声强度，DH(θHi)、DV(θVj)是随水平、垂直角度变化的声纳阵的波束强度。
第六步：参数输出模块，数据结果输出并标绘声学基阵随空间角度变化的增益图。
输出海洋环境噪声空间阵处理增益随水平和垂直角度的变化的坐标图线GH(θHi)—θHi、GV(θVj)—θVj，其中，环境噪声的增益GH(θHi)、GV(θVj)(单位：分贝)，水平角度(θHi)，垂直角度θVj(单位：度)。
通过该软件针对不同的海区环境，可选择不同的工作深度z0，工作频率f，不同的发射方向(水平角θHi，俯仰角θVj)，波束宽度(DH(θH)水平方向，DV(θV)垂直方向)等工作参数，获得考虑环境噪声水平阵和垂直阵响应后的空间阵处理增益，以便于及时调整波束主轴，使探测效果达到最佳，以达到装备最佳的探测效果。通过改变水平波束角和垂直波束俯仰角，选择最佳传播信道，最大限度发挥声纳探测性能。对于声纳设计和在不同海域、海况下的使用，具有重要的实际应用价值。
实施例三
基于海洋环境噪声水平和垂直指向性实时评估的最佳声纳波束处理方法实施例1采用圆柱型声纳基阵。圆柱型声纳基阵直径3.5米，表面均匀排列64条垂直线阵。单条垂直线阵阵长1.2米,均匀分布8个阵元。声纳接收波束最优垂直波束选择由64条垂直线阵中的每8条垂直线阵组成一组，完成一个水平方向波束形成，垂直方向由每条垂直线阵形成垂直波束。对于单条垂直线阵，噪声垂直分布随俯仰角的变化采用极坐标表示，水平方向为0度，向上到海面为90度，向下到海底为负90度。极轴方向为阵响应，单位为分贝。
将主瓣对应角度范围内信号能量与噪声能量的分贝数差值(主瓣角度不变)，作为阵处理增益。仿真环境：海深300米，垂直阵布放于50米，海底参数(细砂底)：海底声速1711m/s，海底剪切速度500m/s，海底密度1.9g/cm3，海底压缩波衰减系数0.4dB/λ，海底切波衰减系数2dB/λ。4.5kHz垂直阵主波束宽度28度。负跃层：跃层位于20-40米，具体声速垂直分布为海面声速1540m/s；20米深处声速为1530m/s；40米至300米为等声速1500m/s。声速剖面[0 20 40 300；1540 1530 1500 1500]。海洋环境噪声垂直指向性分布如图2所示，声纳接收波束垂直阵处理增益如图3所示。由图3结果可以看出，算例1情况声纳接收波束垂直阵处理最优俯仰角为负5度。
针对实施例三给出的圆柱型声纳阵参数及具体海洋环境情况，图2给出了28度全波束宽度指向性接收阵8阵元垂直线阵海洋环境噪声强度垂直分布，图3给出了28度全波束宽度指向性接收阵8阵元垂直线阵的阵处理增益情况。从图中可以看出，在此种接收阵以及海洋环境噪声分布情况下，对于给定的指向性接收来说，在偏离水平向下俯仰5度左右方向上，接收到的噪声背景最小。同样，对于8元线阵接收来说，阵处理增益的最大方向也没有出现在水平角度上，也是在离开水平向下俯仰5度左右的角度上得到最大的阵处理增益。因此，接收波束主轴向下倾斜5度后，较主轴水平，在目标信号接收性能方面可以得到约5分贝的额外处理增益。
实施例四
基于海洋环境噪声垂直指向性实时评估的最佳声纳波束处理方法实施例2采用圆柱型声纳基阵。圆柱型声纳基阵参数如实施例1。
将主瓣对应角度范围内信号能量与噪声能量的分贝数差值(主瓣角度不变)作为阵处理增益。仿真环境：海深1000米，声速剖面[0 100 1000；1540 15001500]，8元长1.2米垂直阵布放于50-51.2米。海底参数(细砂底)：海底声速1711m/s，海底剪切速度500m/s，海底密度1.9g/cm3，海底压缩波衰减系数0.4dB/λ，海底切波衰减系数2dB/λ。4.5kHz垂直阵主波束宽度28度。
海洋环境噪声垂直指向性分布如图4所示，声纳接收波束垂直阵处理增益如图5所示。由图5结果可以看出，算例2情况声纳接收波束垂直阵处理最优俯仰角为负11度。
对于实施例四，图4给出了28度全波束宽度指向性接收阵8阵元垂直线阵海洋环境噪声强度垂直分布，图5给出了28度全波束宽度指向性接收阵8阵元垂直线阵的阵处理增益情况。从图中可以看出，在此种接收阵以及海洋环境噪声分布情况下，对于给定的指向性接收来说，在偏离水平向下俯仰11度左右方向上，接收到的噪声背景最小。同样，对于8元线阵接收来说，阵处理增益的最大方向也没有出现在水平角度上，而是在偏离水平向下俯仰11度左右的角度上得到最大的阵处理增益。因此，接收波束主轴向下倾斜11度较主轴水平，在目标信号接收性能方面可以得到约5分贝的额外处理增益。
实施例五
请参阅图6，图6是本发明实施例公开的一种声纳接收角度优化装置的流程示意图。其中，图6所描述的声纳接收角度优化装置应用于水下探测设备环境适应性处理和声纳最佳空间处理等，本发明实施例不做限定。如图6所示，该声纳接收角度优化装置可以包括以下操作：
S301，第一参数获取模块，用于获取海洋环境参数和声学基阵参数；
所述海洋环境参数包括航船噪声源参数、生物噪声源参数、气象噪声源参数、频率、海深、不同距离的声速剖面、海底声速、海底衰减系数和海底密度；
所述声学基阵参数包括水听器阵列的水平阵元数、垂直阵元数，阵中心深度，相邻水平阵元间距和相邻垂直阵元间距；
S301，波束指向性计算模块，用于对所述声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性和垂直接收波束指向性；
S301，第二参数获取模块，用于对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数；
S301，第三参数获取模块，用于获取物理空间中M艘航船的参数信息；
所述M艘航船的参数信息包括方位角信息、距离信息、吨位信息、航速信息和航向信息；
S301，水平空间指向性计算模块，用于对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性；
S301，垂直空间指向性计算模块，用于对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性；
S301，水平海洋环境噪声阵处理增益计算模块，用于对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益；
S301，垂直海洋环境噪声阵处理增益计算模块，用于对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益。
实施例六
请参阅图7，图7是本发明实施例公开的另一种声纳接收角度优化装置的流程示意图。其中，图7所描述的声纳接收角度优化装置应用于水下探测设备环境适应性处理和声纳最佳空间处理等，本发明实施例不做限定。如图7所示，该声纳接收角度优化装置可以包括以下操作：
存储有可执行程序代码的存储器401；
与存储器401耦合的处理器402；
处理器402调用存储器401中存储的可执行程序代码，用于执行实施例一～实施例五所描述的声纳接收角度优化方法中的步骤。
实施例七
本发明实施例公开了一种计算机读存储介质，其存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，该计算机程序使得计算机执行实施例一～实施例五所描述的声纳接收角度优化方法中的步骤。
以上所描述的装置实施例仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施例的具体描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(ErasableProgrammable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-timeProgrammable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
最后应说明的是：本发明实施例公开的一种声纳接收角度优化方法及装置所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各项实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本发明各项实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种声纳接收角度优化方法，其特征在于，所述方法包括：
S1，获取海洋环境参数和声学基阵参数；
所述海洋环境参数包括航船噪声源参数、生物噪声源参数、气象噪声源参数、频率、海深、不同距离的声速剖面、海底声速、海底衰减系数和海底密度；
所述声学基阵参数包括水听器阵列的水平阵元数、垂直阵元数、阵中心深度、相邻水平阵元间距和相邻垂直阵元间距；
S2，对所述声学基阵参数进行处理，得到水平接收波束指向性和垂直接收波束指向性；
S3,对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数；
S4，获取物理空间中M艘航船的参数信息；
所述M艘航船的参数信息包括方位角信息、距离信息、吨位信息、航速信息和航向信息；
S5，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性；
S6，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性；
S7，对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益；
S8，对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益。
2.根据权利要求1所述的声纳接收角度优化方法，其特征在于，所述对所述声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性和垂直接收波束指向性，包括：
S21,利用声纳阵列的水平接收波束指向性计算模型，对所述声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性；
所述声纳阵列的水平接收波束指向性计算模型为：
其中，D(α)为沿水平α方向的水平接收波束指向性，为声线与水平阵主轴线的夹角，即舷角，d水平为相邻垂直阵元间距，λ＝c/f为波长，c为声速，f为频率，N水平为水听器阵列的水平阵元数；
S22,利用声纳阵列的垂直接收波束指向性计算模型，对所述声学基阵参数进行处理得到垂直接收波束指向性；
所述声纳阵列的垂直接收波束指向性计算模型为：
其中，D(θ)为沿垂直θ方向的垂直接收波束指向性，θ为声线与垂直阵法线的夹角，即掠射角，d垂直为相邻垂直阵元间距，λ＝c/f为波长，N水平为水听器阵列的垂直阵元数。
3.根据权利要求1所述的声纳接收角度优化方法，其特征在于，所述对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数，包括：
利用简正波分析模型，对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数；
所述物理空间参数包括简正波总号数N、第m号简正波的波函数ψm和水平波数实部km、水平波数虚部αm，m为简正波号数，m＝1,2,…,N。
4.根据权利要求1所述的声纳接收角度优化方法，其特征在于，所述对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性，包括：
利用水平空间指向性模型，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性；
所述水平空间指向性模型为：
其中，BH(θH)为海洋环境噪声的水平空间指向性，θHi为第i艘航船的方位角信息，LHi为第i艘航船的距离信息，WHi为第i艘航船的吨位信息，VHi为第i艘航船的航速信息，βHi为第i艘航船的航向信息，θH为声线与水平阵主轴线的夹角，即舷角，k＝2πf/c为波数，p(LHi,WHi,VHi,βHi)为海洋环境噪声的水平空间指向性。
5.根据权利要求1所述的声纳接收角度优化方法，其特征在于，所述对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性，包括：
利用垂直空间指向性模型，对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性；
所述垂直空间指向性模型为：
其中，BV(θV)为海洋环境噪声的垂直空间指向性，θV为声线与垂直阵法线的夹角，即掠射角，zj为垂直阵元深度，ψm(zj)为第m号简正波在第j个阵元处的波函数,k＝2πf/c为波数，km和αm为第m号简正波的水平波数的实部和虚部，r1，r2以及Δr分别为考虑海面的噪声源范围的最近距离、最远距离和距离步长，v为风速，
f为频率，SV 2为源强度，*表示乘积。
6.根据权利要求1所述的声纳接收角度优化方法，其特征在于，所述对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益，包括：
利用水平海洋环境噪声阵处理增益模型，对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益；
所述水平海洋环境噪声阵处理增益模型为：
其中，GH(θHi)为声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益，BH(θHi)为海洋环境噪声的水平空间指向性，θHi为第i个水平角度，DH(θHi)为水平接收波束指向性。
7.根据权利要求1所述的声纳接收角度优化方法，其特征在于，所述对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益，包括：
利用垂直海洋环境噪声阵处理增益模型，对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益；
所述垂直海洋环境噪声阵处理增益模型为：
其中，GV(θVj)为声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益，BV(θVj)为海洋环境噪声的垂直空间指向性，DV(θVj)为垂直接收波束指向性，θVj为第j个垂直角度。
8.一种声纳接收角度优化装置，其特征在于，所述装置包括：
第一参数获取模块，用于获取海洋环境参数和声学基阵参数；
所述海洋环境参数包括航船噪声源参数、生物噪声源参数、气象噪声源参数、频率、海深、不同距离的声速剖面、海底声速、海底衰减系数和海底密度；
所述声学基阵参数包括水听器阵列的水平阵元数、垂直阵元数，阵中心深度，相邻水平阵元间距和相邻垂直阵元间距；
波束指向性计算模块，用于对所述声学基阵参数进行处理得到水平接收波束指向性和垂直接收波束指向性；
第二参数获取模块，用于对所述海洋环境参数和声学基阵参数进行处理，得到物理空间参数；
第三参数获取模块，用于获取物理空间中M艘航船的参数信息；
所述M艘航船的参数信息包括方位角信息、距离信息、吨位信息、航速信息和航向信息；
水平空间指向性计算模块，用于对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的水平空间指向性；
垂直空间指向性计算模块，用于对所述M艘航船的参数信息进行处理，得到海洋环境噪声的垂直空间指向性；
水平海洋环境噪声阵处理增益计算模块，用于对所述水平接收波束指向性和所述海洋环境噪声的水平空间指向性进行处理，得到声纳阵列的水平海洋环境噪声阵处理增益；
垂直海洋环境噪声阵处理增益计算模块，用于对所述垂直接收波束指向性和所述海洋环境噪声的垂直空间指向性进行处理，得到声纳阵列的垂直海洋环境噪声阵处理增益。
9.一种声纳接收角度优化装置，其特征在于，所述装置包括：
存储有可执行程序代码的存储器；
与所述存储器耦合的处理器；
所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行如权利要求1-7任一项所述的声纳接收角度优化方法。
10.一种计算机可存储介质，其特征在于，所述计算机可存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行如权利要求1-7任一项所述的声纳接收角度优化方法。
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