深海声场时间相关特性探索研究

在动态（时变）海洋中传播的声信号随着时间起伏。声信号的起伏率可以用声场的时间相关长度来表征。声场相关时间在许多实际应用中都有意义, 比如对于声信号的检测与定位，声场的时间相关长度直接可决定声呐的时间积分处理增益。但是，有关深海声场时间相关的理论理解和模拟进展非常有限，在我国还未曾开展过相应的工作。本项目拟通过数值仿真尝试获得深海时间相关的经验表达式，探索声场时间相关下降的机理。并进一步进行实验对比。期望本项探索性的研究作为我国水声基础从浅海走向深海的开始，为我海军声呐装备研制及大洋作战使用奠定基础数据。

海洋声场时间相关长度是起伏海洋信道稳定性的一个主要度量尺度。本项目在建立了孤立子内波模型及随机海洋环境重构模型和算法的基础上，系统地研究了有内波条件下声场时间相关的统计特性。给出了南海北部海域声场时间相关长度随线内波的强度（声速起伏大小）、声波频率和收发距离等参数的经验关系，并用实验数据进行了3次以上验证，揭示了浅海中存在内波是声场时间相关下降的主要因素之一。深入研究孤立子内波引起的简正波到达时间起伏及声场时间相关下降的机理。结果表明，温跃层下降导致满足特点掠射角的简正波主要在高声速的温跃层上传播。随着海洋中内波活动，温跃层深度变深或变浅，相应的简正波到达时间出现起伏，进而引起声场时间相关性下降。.另外，分析了深海波导不变性的主要特征，分析汇聚区声场与影区声场不同的干涉结构，并给出了干涉结构形成机理。研究了深海声源定位及深海声场的空间相似性，理论分析揭示了深海声场相似性的主要影响机理。