一種快速預估水下三角形角反射體散射聲場的方法

2023-06-07 03:54:36

一種快速預估水下三角形角反射體散射聲場的方法
【專利摘要】本發明公開了一種快速預估水下三角形角反射體散射聲場的方法，測量三角形角反射體的參數和聲源參數，計算一個三角形面多次散射後的散射聲場：計算三角形面在接收點的第一散射聲場；判斷是否存在一次反射相交面，並計算一次反射相交面在接收點的第二散射聲場；判斷是否存在二次反射相交面，並計算二次反射相交面在接收點的第三散射聲場；將第一散射聲場、第二散射聲場、第三散射聲場疊加得到一個三角形面多次散射後的散射聲場。用相同的方法計算出其他兩個三角形面多次散射後的散射聲場，並將三個三角形面多次散射後的散射聲場疊加得到三角形角反射體的總散射聲場。本發明為三角形角反射體使用提供理論計算的方法，減小計算時間，提高工作效率。
【專利說明】一種快速預估水下三角形角反射體散射聲場的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於水下目標聲散射領域，主要是一種預估水下三角形角反射體散射聲場的方法。
【背景技術】
[0002]三角形角反射體是由三個相互垂直的等邊直角三角形面組成。三角形角反射體具有在較大空間方位角範圍內具有較大目標強度的特性，因此可作為聲反射器或水下聲學標記物使用，也可作為標準反射體來標定水下目標強度，或作為模擬水下目標回波的聲誘餌及實驗靶標等。目前預估角反射體散射聲場的方法多為需要計算機輔助軟體進行網格劃分的數值計算方法，其計算量較大、計算速度較慢，已有的三角形角反射體散射聲場的快速計算方法需要用到三角形求交的切割算法，其算法較複雜。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是為了能夠快速計算三角形角反射體散射聲場，提出了一種快速預估水下三角形角反射體散射聲場的方法。
[0004]一種快速預估水下三角形角反射體散射聲場的方法，包括以下幾個步驟:
[0005]步驟一，測量三角形角反射體的參數和聲源參數，三角形角反射體的參數包括角反射體直角邊長度，聲源參數包括聲源位置、聲波頻率；
[0006]步驟二，計算聲源點Pl相對於一個三角形面的一次反射鏡像點P2，並且計算三角形面在接收點的第一散射聲場；
[0007]步驟三，三角形反射體的兩個三角形面的交線為交軸，判斷一次反射鏡像點P2和三角形面的斜邊上的兩個點形成的平面是否與交軸有交點，存在的交點為軸上交點D5，根據軸上交點D5計算一次反射相交面；
[0008]步驟四，計算一次反射鏡像點P2相對於一次反射相交面的兩個二次反射鏡像點，並且計算一次反射相交面在接收點的第二散射聲場；
[0009]步驟五，連接二次反射鏡像點和與其相對應的一次反射相交面上的除軸上交點D5和角反射體頂點之外的點形成的直線與角反射體的三角形面所在平面的交點為面上交點，面上交點存在時，根據面上交點計算二次反射相交面；
[0010]步驟六，計算二次反射相交面在接收點的第三散射聲場；
[0011]步驟七，將第一散射聲場、第二散射聲場疊加求和得到三角形面A多次散射後的散射聲場；
[0012]步驟八，重複步驟二?步驟七，計算三角形反射體的其他兩個三角形面多次散射後的散射聲場，並將三個三角形面多次散射後的散射聲場疊加得到三角形反射體的總散射聲場。
[0013]本發明一種快速預估水下三角形角反射體散射聲場的方法，還可以包括:、
[0014](I) 一次反射鏡像點:[0015]
【權利要求】
1.一種快速預估計水下三角形反射體散射聲場的方法，其特徵在於，包括以下幾個步驟:步驟一，測量三角形角反射體的參數和聲源參數，三角形角反射體的參數包括角反射體直角邊長度，聲源參數包括聲源位置、聲波頻率； 步驟二，計算聲源點(Pl)相對於一個三角形面的一次反射鏡像點(P2)，並且計算三角形面在接收點的第一散射聲場； 步驟三，三角形反射體的兩個三角形面的交線為交軸，判斷一次反射鏡像點(P2)和三角形面的斜邊上的兩個點形成的平面是否與交軸有交點，存在的交點為軸上交點(D5)，根據軸上交點(D5)計算一次反射相交面； 步驟四，計算一次反射鏡像點(P2)相對於一次反射相交面的二次反射鏡像點，並且計算一次反射相交面在接收點的第二散射聲場； 步驟五，連接二次反射鏡像點和與其相對應的一次反射相交面上的除軸上交點(D5)和角反射體頂點之外的點形成的直線與角反射體的三角形面所在平面的交點為面上交點，面上交點存在時，根據面上交點計算二次反射相交面； 步驟六，計算二次反射相交面在接收點的第三散射聲場； 步驟七，將第一散射聲場、第二散射聲場疊加求和得到一個三角形面多次散射後的散射聲場； 步驟八，重複步驟二~步驟七，計算三角形反射體的其他兩個三角形面多次散射後的散射聲場，並將三個三角形面多 次散射後的散射聲場疊加得到三角形反射體的總散射聲場。
2.根據權利要求1所述的一種快速預估計水下三角形反射體散射聲場的方法，其特徵在於，所述的一次反射鏡像點:
3.根據權利要求1所述的一種快速預估計水下三角形反射體散射聲場的方法，其特徵在於，所述的一次反射相交面由軸上交點的位置確定，軸上交點的位置分為兩種情況:(I)軸上交點與角反射體頂點的距離小於角反射體直角邊長度，軸上交點和角反射體頂點分別與三角形面上斜邊上的兩個頂點相連，形成兩個三角形面，為兩個一次反射相交面，(2)軸上交點與角反射體頂點的距離大於角反射體直角邊長度，軸上交點所對應的兩個三角形面為兩個一次反射相交面。
4.根據權利要求1所述的一種快速預估計水下三角形反射體散射聲場的方法，其特徵在於，所述的二次反射鏡像點為: 其中
5.根據權利要求1所述的一種快速預估計水下三角形反射體散射聲場的方法，其特徵在於，所述的二次反射相交面由面上交點位置確定，連接面上交點與三角形角反射體頂點的直線與面上交點所在平面上三角形斜邊的交點為斜邊上交點，面上交點的位置分為兩種情況:(1)面上交點到角反射體頂點的距離小於或等於斜邊上交點到角反射體頂點的距離，連接角反射體頂點、面上交點和軸上交點所組成的三角形面為二次反射相交面；(2)面上交點到角反射體頂點的距離大於斜邊上交點到角反射體頂點的距離，連接軸上交點與面上交點的直線與斜邊的交點為第二斜邊上交點，連接軸上交點、斜邊上交點、第二斜邊上交點、角反射體頂點形成的面為二次反射相交面。
6.根據權利要求1所述的一種快速預估計水下三角形反射體散射聲場的方法，其特徵在於，所述的二次反射相交面在接收點的第三散射聲場:
【文檔編號】G06F19/00GK103761416SQ201310714091
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】陳文劍, 孫輝, 孫鐵林, 孫筱逸 申請人:哈爾濱工程大學