(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211016543.3 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212008 江苏省镇江市梦溪路2号 (72)发明人 孙瑶　陈添宝　彭子龙　 (74)专利代理 机构 南京正联知识产权代理有限 公司 32243 专利代理师 蒯建伟 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06K 9/00(2022.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种水下刚性目标回波信号强度模拟优化 方法 (57)摘要 本发明公开了一种水下刚性目标回波信号 强度模拟优化方法， 该方法包括： 根据水下刚性 目标模型的型线图， 建立三维水下目标模型， 建 立三角形面网格模型； 将建立好的三角形面网格 模型导入到软件， 根据激励信号目标函数构造出 不同频率带宽的线性调频激励信号； 选定数值模 型所使用的时域边界元算法； 得到时域目标信号 回波， 基于快速傅里叶变换得到目标频域内的信 号回波， 通过目标强度公式定义计算出目标强 度； 将所得的水下刚性目标回波信号强度与理论 公式计算所得回波信号强度进行对比， 当结果一 致， 则为水下刚性目标回波信号强度。 本发明通 过数值模型所使用的时域边界元算法， 对水下刚 性目标回波信号强度进行精确快速的模拟。 权利要求书2页 说明书4页 附图5页 CN 115374723 A 2022.11.22 CN 115374723 A 1.一种水 下刚性目标回波信号强度模拟优化方法， 其特 征在于： 所述该 方法包括： 步骤1： 根据水 下刚性目标模型的型线图， 利用三维建模软件， 建立 三维水下目标模型； 步骤2： 将建立好的刚性目标模型， 利用网格剖分软件剖分成三角形面网格， 建立三角 形面网格模型； 步骤3： 将 建立好的三角形面网格模型导入到软件Virtual.Lab， 定义其网格类型， 设置 好水域空间材料参数及属 性， 采用平面波声源， 根据激励信号 目标函数构造出不同频率带 宽的线性调频激励信号(LFM)； 步骤4： 选 定数值模型 所使用的时域 边界元算法； 步骤5： 选定不同入射角、 入射距离， 计算出目标的声压散射场， 得到任一指定接收点处 的时域目标信号回波， 基于快速傅里叶变换得到目标频域内的信号回波， 通过目标强度公 式定义计算出 各个入射角度、 入射距离下的目标强度； 步骤6： 将步骤5所得的水下刚性目标回波信号强度与理论公式计算所得回波信号强度 进行对比， 当结果 一致， 则为水 下刚性目标回波信号强度。 2.根据权利要求1所述的一种水下刚性目标回波信号强度模拟优化方法， 其特征在于： 所述三角形面网格的尺寸满足： D≤ λmin/6， 式中： λmin为入射波的最小 波长， D为 三角形面网格的最大边长 。 3.根据权利要求1所述的一种水下刚性目标回波信号强度模拟优化方法， 其特征在于： 所述步骤3中的目标函数为： u(t)＝si n(2 π f1t+π(f2‑f1)t2/T) 式中， f1为信号起始频率， f2为信号终止频率， f2‑f1为信号频率带宽， T为信号持续时间。 4.根据权利要求1所述的一种水下刚性目标回波信号强度模拟优化方法， 其特征在于： 所述步骤4中时域边界元算法的理论依据是考虑刚硬边界条件下的Kirchhoff迟滞积分方 程， 对于被无限范围的流体介质包围并受到通过介质传播的声扰动的影响的刚性散射体表 面的压力p可以表示 为： t′＝t‑R/c           (2) R＝|r′ ‑r|        (3) 式中， 等式右边第一项pw(r,t)是观测时间t时刻的入射场压力， r和r ′分别为入射点和 散射点矢径， 第二项是声压p和其在源时间或延迟时间处t ′的时间变化率 在散射面S 上所有点的积分， c是流体介质中的声传播速度， n ′表示r′垂直于表面S且远离流体介质的 方向。 5.根据权利要求1所述的一种水下刚性目标回波信号强度模拟优化方法， 其特征在于： 所述步骤5中通过目标强度公式定义计算出各个入射角度、 入射距离下的目标强度， 具体操 作如下： 从回声强度的角 度描述了目标的声学特性， 设有强度为Ii的平面波入射到某物体 上， 测得空间某方向上物体回声强度为 Ir， 则 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115374723 A 2式中， Ir|r＝1是距目标等效声中心1米处的回声强度。 6.根据权利要求1所述的一种水下刚性目标回波信号强度模拟优化方法， 其特征在于： 所述三维建模软件 采用UG， 建立水平面以下的三维几何模型。 7.根据权利要求1所述的一种水下刚性目标回波信号强度模拟优化方法， 其特征在于： 所述刚性目标模型采用刚性Benchmark模型， 使用刚性Benchmark模型的型线图， 利用三维 建模软件， 建立 三维水下目标模型。 8.根据权利要求1所述的一种水下刚性目标回波信号强度模拟优化方法， 其特征在于： 所述网格剖分软件采用H ypermesh， 利用网格剖分软件H ypermesh对三维几何模型剖分三角 形面网格， 导出网格的节点及单 元的拓扑信息 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115374723 A 3