水下航行器辐射噪声线谱的多普勒分析(杨益新,杨龙,徐灵基著)思维导图

水下航行器机械声源至声辐射传递关系建模水下航行器的机械声源产生了辐射声，这些声波会经过水中的介质传播到达接收器。

水下航行器机械声源至声辐射传递关系是指机械声源产生声波经过水下传播至接收器的过程。

在此过程中，机械声源的特性、水下环境的传播特性、接收器的位置和特性等都是影响信号传递的因素。

因此，建立机械声源至声辐射传递模型是了解水下环境、研究水下信号传递和进行水下声信号处理的基础。

机械声源至声辐射传递模型中主要包括三个部分：机械声源模型、水下声传播模型和接收器模型。

机械声源模型描述了机械系统的振动运动和激发位移与速度的关系。

水下声传播模型描述了声波在水下传播的方法。

接收器模型描述了接收器对声波的接收性质和性能。

机械声源模型的建立是信号传递模型的第一步。

航行器的机械部件在工作时会不可避免地产生噪声，因此需要对机械系统的振动运动进行建模。

常用的方法是通过分析结构分析得出机械系统的振动特性，进而确定机械系统激发位移与速度之间的关系。

机械声源模型的建立需要考虑到航行器在水中工作的特殊环境，例如水流对机械系统的影响等因素。

水下声传播模型包括水下环境和声波传播规律。

水下环境包括水的密度、水的温度和盐度等因素，这些因素会影响声波在水中的传播速度和传播特性。

声波传播规律一般使用波动方程式进行描述，波动方程式可以用来计算声波的传播距离、传播时间、声波的幅度、相位等。

接收器模型包括接收器类型、形状和布置情况等因素。

不同类型的接收器对声波的频率响应、灵敏度、噪声等有所不同。

接收器模型的建立需要结合接收器的实际应用场景进行优化设计。

水下航行器机械声源至声辐射传递关系建模是水下声信号传递研究中的重要方法之一。

通过建立声传递模型，可以准确地描述机械声源产生的声波在水中的传播规律和各种传播参数。

这对于水下声信号的识别、定位和抑制等方面具有重要意义。

未来，对于水下航行器机械声源至声辐射传递关系建模的研究将更加精细和反应实际应用需要。

图 ８ 不同测试点处模型 １ 在 ０°攻角下的声压谱特性
关 键 词：水下航行器；流噪声；水洞试验；相似律 中图分类号：Ｏ３５７ 文献标志码：Ａ 文章编号：１０００－２７５８（２０１５）０１－０１４１－０６
噪声级是水下航行器（ 如潜艇、鱼雷等） 的一项 重要性能参数，能够对其自导性和隐蔽性产生极大 影响，降低噪声是目前水下航行器设计领域面临的 重大研究课题。 水下航行器的噪声可分为辐射噪声 和自噪声，两者都是由机械噪声、螺旋桨噪声和流噪 声三部分组成。 一般而言，机械噪声和螺旋桨噪声 构成主要的 辐 射 噪 声， 流 噪 声 对 自 噪 声 影 响 较 大。 在特定的声呐装备水平下，降低自噪声会提高其检 测阈值，因此对流噪声的研究和控制，对降低水下航 行器自噪声提高其探测能力的角度来说意义重大； 另一方面，由于流噪声也是辐射噪声的一部分，对流 噪声的研究和控制可以提高水下航行器的声隐身能 力，这在工程应用上也具有重大意义［１－４］ 。
对水下航行器的流噪声测试通常采用以下 ２ 种 方法：①在水洞实验室测量缩比模型的流噪声声压 谱；② 对于大尺度航行器，其流噪声声压谱只能在开 放的环境（ 如湖泊） 中采用实航形式进行测量。 相 对于水洞试验，实航试验需要花费大量的物力和财 力。 而运用流噪声相似率，将水洞试验测得的缩比 模型的流噪声用于估算大尺度航行器的流噪声则是 解决这一问题的有效途径［５］ 。 本文通过对水下航 行器缩比模型流噪声声压谱的测量，分析头部线型、
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西 北 工 业 大 学 学 报
第 ３３ 卷
图 ６ 不同模型在 ０°攻角下测试点 Ａ 处的声压谱特性
２） 速度对流噪声的影响分析 图 ７ 给出了模型 １ 在 ０°攻角、２°攻角、４°攻角时
测试点 Ａ 处不同速度下的流噪声声压谱特性。 从 图中可以看出，流噪声声压级随着速度的增大而增 大，１０ ｍ ／ｓ 时的声压级比 ８ ｍ ／ｓ 时的声压级大约提

水下运动目标线谱噪声源识别方法研究徐灵基;杨益新【摘要】根据运动声源的多普勒频移特性，该文提出单水听器识别低频线谱噪声源位置的3种方法。

首先，利用加窗互Wigner-Ville分布(cross Wigner-Ville Distribution, XWVD)精确提取微弱多普勒频移曲线后，分别使用频率交点和最小二乘来估计噪声源通过水听器的正横时刻从而识别噪声源位置，这两种方法称为频率交点法和最小二乘法。

进一步地，利用直接对多普勒信号做 WVD 后自交叉项的能量发散特性，得到一种计算量相对较小的噪声源识别方法。

水池试验和海上试验分析结果表明，基于多普勒效应的3种方法都对噪声源进行了有效定位，性能明显优于现有的通过特性法，其中最小二乘法定位精度略优于基于交叉项特性的方法，频率交点法定位误差略大。

%According to the Doppler shift of moving acoustic source, three methods are presented for identification of noise sources of underwater moving target with single hydrophone. Firstly, the weak Doppler shift curves are obtained accurately by windowed cross Wigner-Ville Distribution (XWVD). Then the abeam moments are estimated by frequency intersection or least square algorithm. Locations of noise sources are obtained by referring to beacon source at last. These two methods are respectively called frequency intersection method and least square method. Furthermore, based on the effect of energy dispersion caused by inner artifacts, another identification method is proposed by applying WVD to Doppler signal directly, and this cross-term method needs less computation. The water tank and sea experiment results show that performances of these proposed methods are better than the existingpassing property method. Among the three methods, the least square method is the best one, next is the cross-term method, and frequency intersection method is the worst in comparison.【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】7页(P1119-1125)【关键词】水声信号处理;噪声源识别;水下运动目标;多普勒频移;加窗互Wigner-Ville分布;最小二乘估计【作者】徐灵基;杨益新【作者单位】西北工业大学航海学院西安 710072;西北工业大学航海学院西安710072【正文语种】中文【中图分类】TB566舰船辐射噪声主要来源于舰船的主机推进系统、螺旋桨、辅机机械系统和航行时产生的水动力效应，其中由辅机机械的往复运动引起的线谱噪声具有频率低、功率高和稳定性强等特点，携带着舰船重要的特征信息，可被远距离探测，是水声设备发现目标的关键。

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第 １卷 第３ ７ 期
２０ ０ ２年 ９ 月
数 据 采 集 与 处 理 Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＤａａ Ａｃ ｕｓｔ ｎ ＆ Ｐｒ ｃ ｓ ｉｇ ｏ ｒ ａ ｔ ｑ ｉｉｉ ｏ ｏ ｏ ｅ ｓｎ
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Ｓｅ ｐ． ２０ ０２
文 章 编 号 ：０ ４９ ３ ２ ０ ） ３０ ４ — ４ １ ０ — ０ ７（ ０ ２ ０ － ２ ４ ０
水 下 航 行 器 辐 射 噪 声 谱 增 强 新 方 法
郭 业 才 赵 俊 渭。 陈 华 伟 。
（ ”安 徽 理 工 大 学 数 理 系 淮 南 ， ３ ０ ） ２ ２ ０１
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