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水声阵列信号仿真旨在为声纳阵列信号处理提供实时、逼真的实验数据,在不考虑时间因素的情况下,现有仿真方法已经能够提供较为逼真的阵列端仿真信号。由于海洋信道的复杂性与多变性,阵列信号仿真中声传播计算部分运算量巨大,如何为声纳阵列信号处理提供高实时性的仿真信号已成为水声阵列信号仿真中的重点和难点。本文围绕水声阵列信号仿真的实时性问题,分析了水声阵列信号仿真中声传播计算的原理及过程,针对当前应用最广的KRAKEN简正波模型及BELLHOP射线模型,提出了四种声传播仿真的快速计算方法,并应用于实际的水声阵列信号仿真系统中。本文主要完成了以下工作:1、分析了声传播计算过程中不同参数对实时性要求的差异,设计了基于实时性要求的声传播计算流程,将实时性要求较低的计算纳入到仿真系统预处理阶段完成,实时仿真阶段只完成具有高实时性要求的计算,减少了实时仿真过程的数据运算量,提升了仿真系统的实时性。2、研究了 KRAKEN简正波模型输出模式参数随声源频率的变化规律,提出了基于频率插值的KRAKEN模型宽带信号仿真模式参数计算方法,分析了插值计算结果的准确性,解决了宽带信号仿真中因频繁调用KRAKEN模型计算模式参数导致的计算时间过长的问题。3、提出了基于相位补偿的高效傅里叶合成宽带信号仿真方法,解决了声传播计算过程中由于信号群时延存在导致的傅里叶合成信号过长、计算速度较低的问题,提升了计算速率。4、针对实时水声阵列信号仿真中信道滤波器阶数受限的问题,研究了滤波器阶数约束条件下基于时延排序的本征声线筛选方法,以本征声线筛选前后信道输出信号能量之比作为筛选效果的评判依据,分析了该方法的可行性。5、研究了声场模型在实时信号仿真中的适用性问题,分析了不同信号频率下BELLHOP射线模型的本征声线结构,讨论了 BELLHOP模型不同频段下信道计算精度及宽带信号仿真中KRAKEN模型计算速度特性,为水声阵列信号仿真中信道模型的选取提供了参考。6、搭建了实时水声阵列信号仿真系统的总体框架,设计并实现了基于刀片服务器的声传播快速计算系统,并与实时水声阵列信号仿真系统完成了对接与性能测试,验证了准确性与可行性。