拖船噪聲對(duì)拖線陣聲吶的干擾特性分析

周 健，宋雪晶1,，劉福臣1,

(1.聲吶技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州 310023；2.杭州應(yīng)用聲學(xué)研究所，浙江杭州 310023)

0 引言

拖曳聲吶是拖曳在艦船尾部一定距離并處于水下一定深度的聲學(xué)探測(cè)系統(tǒng)，可以通過(guò)主動(dòng)或被動(dòng)方式接收來(lái)自水面或水下目標(biāo)的聲信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)信號(hào)的檢測(cè)和參數(shù)估計(jì)[1]。當(dāng)使用拖曳聲吶進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)時(shí)，由于纜繩長(zhǎng)度有限，拖船自噪聲作為近場(chǎng)強(qiáng)干擾，會(huì)影響聲吶的探測(cè)性能[2]。馬遠(yuǎn)良等分析研究了淺海環(huán)境下拖船自噪聲的傳播原理，對(duì)拖船干擾偏離端射方向進(jìn)行了解釋[3]。李啟虎等研究了拖曳平臺(tái)在淺海環(huán)境下的干擾特性[4]。在進(jìn)行淺海目標(biāo)探測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)拖船自噪聲會(huì)在靠近端射方向產(chǎn)生干擾，而進(jìn)行深海目標(biāo)探測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)拖船自噪聲除了在靠近端射方向產(chǎn)生干擾外，還會(huì)在遠(yuǎn)離端射方向產(chǎn)生干擾，后者干擾強(qiáng)度弱于前者，但由于干擾區(qū)間大以及遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)信號(hào)的強(qiáng)度一般較弱，所以該干擾仍會(huì)給拖曳聲吶的探測(cè)性能帶來(lái)很大影響。

目前，公開文獻(xiàn)中有關(guān)深海環(huán)境下拖船自噪聲對(duì)拖曳聲吶影響的研究文獻(xiàn)較少。本文通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真和海試數(shù)據(jù)分析，研究了線列陣在不同環(huán)境下對(duì)拖船自噪聲的波束響應(yīng)，并分析了深海環(huán)境下遠(yuǎn)離端射方向干擾出現(xiàn)的主要原因。

1 理論模型

1.1 聲傳播模型

射線理論通過(guò)聲線軌跡來(lái)計(jì)算傳播損失，該理論起始于亥姆霍茲(Helmholtz)方程[5]：

式中：c(x)為聲速，ω是x0處的聲源角頻率。為了得到射線方程，假設(shè)Helmholtz方程的解為

式(2)通常是發(fā)散的稱為發(fā)散級(jí)數(shù)，但可以證明，在某些條件下它是精確解的一種漸近近似。對(duì)式(2)求導(dǎo)，可得：

由此可以得到：

將這一結(jié)果代入Helmholtz方程，并令ω的同次項(xiàng)相等，可得：

式(6)稱為程函方程，式(7)稱為遷移方程，其中τ和A0分別表示相位和幅度。程函方程可以通過(guò)特征值法求解，該方程把聲路徑長(zhǎng)度表示成路徑兩端點(diǎn)的函數(shù)，當(dāng)兩端點(diǎn)在聲源和接收點(diǎn)位置時(shí)，其對(duì)應(yīng)的聲線為本征聲線。本征聲線確定了射線軌跡，而遷移方程則確定了聲波的幅度。由此可以計(jì)算每一條本征聲線在接收點(diǎn)處的聲能，接收點(diǎn)處的聲壓場(chǎng)即為所有本征聲線的聲壓疊加。

1.2 拖船噪聲傳播過(guò)程

拖曳聲吶的工作示意圖如圖1所示。圖1中A表示拖船自噪聲的等效點(diǎn)聲源、BC表示接收基陣、r為拖船噪聲源到第一個(gè)接收水聽器的水平距離、l為接收基陣的長(zhǎng)度、h1，h2和h3分別表示拖船噪聲源深度、線列陣深度和海深。

圖1 拖曳聲吶工作示意圖Fig.1 Working diagram of towed sonar

考慮到多次海面海底反射聲傳播損失較大以及描述的方便性，圖1中僅給出了拖船自噪聲到達(dá)接收基陣的3種主要聲傳播路徑，分別為直達(dá)聲、一次海面反射聲和一次海底反射聲，其對(duì)應(yīng)的入射角分別為α、β和γ。從圖1中可以看到3種聲傳播路徑到達(dá)線列陣的入射角不同，而這些不同的入射角將影響線列陣對(duì)拖船自噪聲的波束響應(yīng)。根據(jù)幾何關(guān)系可以得到圖1中不同聲線入射角α、β和γ的計(jì)算公式為

當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí)，通過(guò)式(8)可以得到如下規(guī)律：(1)隨著拖船噪聲源深度h1的增加，α、β逐漸減小，γ逐漸增大；(2)隨著接收基陣深度h2的增大，α、γ逐漸增大，β逐漸減?。?3)隨著海深h3的增大，α、γ保持不變，β逐漸增大；(4)隨著水平距離r的增大，α、β和γ均逐漸減小。由于海深是區(qū)別淺海和深海環(huán)境的主要標(biāo)準(zhǔn)，而根據(jù)規(guī)律(3)，海深僅影響β，所以理論上海底反射聲是造成淺海和深海環(huán)境下線列陣對(duì)拖船自噪聲波束響應(yīng)不同現(xiàn)象的主要原因。

1.3 寬帶頻域波束形成

假設(shè)基陣接收到的信號(hào)為

其中：N為陣元數(shù)，xm(t)表示第m個(gè)水聽器接收到的樣本數(shù)據(jù)。將接收信號(hào)傅里葉變換后得到的寬帶信號(hào)劃分為L(zhǎng)個(gè)子帶，每個(gè)子帶需滿足窄帶信號(hào)的要求即時(shí)間帶寬積遠(yuǎn)小于1，則第k個(gè)子帶的頻域表示為

式中：Xm，k(fk)表示第m個(gè)水聽器在第k個(gè)子帶的頻域數(shù)據(jù)。對(duì)每個(gè)子帶的頻域數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)求和，則第k個(gè)子帶的輸出結(jié)果為

其中：H表示共軛轉(zhuǎn)置；w(fk)為加權(quán)向量，對(duì)于水平均勻線列陣w可以表示為

則寬帶信號(hào)的頻域波束輸出結(jié)果為

波束輸出功率為

其中：θ為波束指向角，當(dāng)波束指向角θ和來(lái)波方向θ0相同時(shí)，P(θ)有最大值，此時(shí)對(duì)應(yīng)的方位角θe為信號(hào)的方位譜估計(jì)結(jié)果。

2 仿真分析

2.1 仿真條件

仿真分為淺海和深海兩種水文環(huán)境，利用寬帶點(diǎn)源信號(hào)模擬拖船噪聲源。淺海環(huán)境下采用如圖2(a)所示的均勻聲速剖面，并設(shè)置拖船噪聲源到線列陣第一個(gè)水聽器的水平距離r為1 000 m，拖船噪聲源和線列陣的深度h1和h2分別為7 m和30 m，海深h3為100 m，采用簡(jiǎn)正波模型進(jìn)行聲場(chǎng)計(jì)算。深海環(huán)境下采用如圖2(b)所示的Munk型聲速剖面，r設(shè)置為1 000 m，聲線出射角為-90°～90°，拖船噪聲源和線列陣的深度h1和h2分別為7 m和100 m，海深h3為2 000 m，由于r相較于海深h3較小，所以利用射線模型進(jìn)行聲場(chǎng)計(jì)算。

圖2 淺海和深海環(huán)境的典型聲速剖面Fig.2 Typical sound velocity profiles in shallow and deep sea environments

2.2 仿真結(jié)果

2.2.1 淺海仿真結(jié)果

利用簡(jiǎn)正波模型進(jìn)行聲場(chǎng)計(jì)算，模擬基陣接收到的拖船噪聲信號(hào)，并根據(jù)常規(guī)波束形成算法得到線列陣對(duì)拖船自噪聲的波束響應(yīng)。通過(guò)改變拖船噪聲源深度h1、線列陣深度h2、拖船噪聲源到第一個(gè)水聽器的水平距離r、水聽器的間距d、拖船噪聲源頻率f，研究淺海環(huán)境下的拖船干擾特性。

改變拖船噪聲源深度h1和線列陣深度h2，得到的仿真結(jié)果分別如圖3和圖4所示。

圖3 改變拖船噪聲源深度時(shí)，線列陣對(duì)拖船噪聲波束響應(yīng)的仿真結(jié)果Fig.3 Simulation results of the beam response of the linear array to the self-noise of tow-ship when changing the depth of noise source

圖4 改變線列陣深度時(shí)，線列陣對(duì)拖船噪聲波束響應(yīng)的仿真結(jié)果Fig.4 Simulation results of the beam response of the linear array to the self-noise of tow-ship when changing the depth of line array

圖3中當(dāng)拖船噪聲源的深度由3 m逐漸增加到9 m，線列陣的最大波束響應(yīng)Pmax分別為-34.37、-31.89、-32.03、-34.38 dB，線列陣在端射方向的波束響應(yīng)P0分別為-37.09、-34.34、-34.08、-35.76 dB，最大波束響應(yīng)所對(duì)應(yīng)的方位角與端射方向的夾角即偏離角Δθ分別為12.5°、11.8°、11.1°和10.4°，記Pmax和P0之間的幅度差為ΔP。圖4中當(dāng)線列陣深度由20 m逐漸增加到40 m，線列陣的最大波束響應(yīng)Pmax分別為-30.07、-34.61、-32.03、-31.8、-31.98 dB，線列陣在端射方向的波束響應(yīng)P0分 別 為-31.87、-36.09、-34.08、-33.24、-33.37 dB，偏離角Δθ分別為11.1°、11°、11.1°、11°和10.6°。

由上述可得，在該仿真條件下，若線列陣深度保持不變，隨著拖船噪聲源深度的增大，偏離角Δθ和幅度差ΔP逐漸減小，線列陣最大波束響應(yīng)Pmax和端射方向的波束響應(yīng)P0先增大再減小。當(dāng)拖船噪聲源深度保持不變，隨著線列陣深度的增加，偏離角Δθ先小幅上下波動(dòng)再略有減小，而Pmax、P0和ΔP與線列陣深度的關(guān)系并不明顯。

改變拖船噪聲源到第一個(gè)水聽器的水平距離r，得到的仿真結(jié)果如表1所示。從表1中可以看出：當(dāng)r逐漸增大時(shí)，偏離角Δθ和幅值差ΔP先逐漸減小再略有增大，Δθ的變化范圍是10.1°～15.7°，變化范圍較大，因此Δθ對(duì)r較為敏感；當(dāng)r從600 m增大到1 200 m時(shí)，Δθ的變化量為5.6°，而當(dāng)r從1 200 m增大到2 000 m時(shí)，Δθ的變化量卻僅為0.2°。所以當(dāng)r超過(guò)一個(gè)閾值后，對(duì)Δθ的影響變小。

表1 水平距離r變化時(shí)對(duì)應(yīng)的Δθ、Pmax、P0、ΔPTable 1 The corresponding Δθ, Pmax, P0, ΔP when the horizontal distance r changes

再利用控制變量法，分別改變水聽器的間距d和噪聲源的頻率f，得到的仿真結(jié)果如表2和表3所示。從表2和表3中可以看出：隨著水聽器間距d的增大，偏離角Δθ逐漸減小，Δθ的變化范圍為11°～11.2°，變化量較??；隨著拖船噪聲源頻率f的增大，Δθ也逐漸減小，變化范圍為11.1°～16.5°；Pmax和P0隨著d的增大逐漸減小，而隨著f的增大先增大再減小；當(dāng)d或f增大時(shí)，幅度差ΔP逐漸增大，這與d、f的增大會(huì)導(dǎo)致波束寬度變窄有關(guān)。

表2 水聽器間距d變化時(shí)對(duì)應(yīng)的Δθ、Pmax、P0、ΔPTable 2 The corresponding Δθ, Pmax, P0, ΔP when the hydrophone spacing d changes

表3 噪聲源頻率f變化時(shí)對(duì)應(yīng)的Δθ、Pmax、P0、ΔPTable 3 The corresponding Δθ, Pmax, P0, ΔP when the frequency f of the noise changes

2.2.2 深海仿真結(jié)果

設(shè)置海深為2 000 m，拖船噪聲源的頻率為150 Hz，利用射線模型計(jì)算從拖船噪聲源到第1個(gè)和第N個(gè)水聽器的本征聲線，結(jié)果如圖5所示。從圖5中可以看到，有多條到達(dá)接收點(diǎn)的本征聲線，不同本征聲線到達(dá)線列陣的入射角不同，但由于線列陣不能區(qū)分水平和垂直方向的來(lái)波信號(hào)，所以造成了線列陣對(duì)拖船自噪聲波束響應(yīng)偏離端射方向的現(xiàn)象。

圖5 深海環(huán)境聲傳播的本征聲線Fig.5 Eigen rays of sound propagation in the deep-sea environment

利用射線模型進(jìn)行聲場(chǎng)計(jì)算，模擬基陣接收到的拖船噪聲信號(hào)，同樣根據(jù)常規(guī)波束形成算法得到線列陣對(duì)拖船自噪聲的波束響應(yīng)。通過(guò)改變海深h3、線列陣深度h2、拖船噪聲源到第一個(gè)水聽器的水平距離r、拖船噪聲源頻率f，研究深海環(huán)境下的拖船干擾特性。

改變海深h3，得到的仿真結(jié)果如圖6所示。從圖6中可以看到，與淺海環(huán)境下得到的仿真結(jié)果不同，深海環(huán)境下，拖船自噪聲除了在靠近端射的方向產(chǎn)生干擾外，還會(huì)在遠(yuǎn)離端射方向產(chǎn)生一個(gè)方位區(qū)間較大強(qiáng)度較高的干擾，后續(xù)主要對(duì)該干擾的特性進(jìn)行分析。為便于描述，我們利用Pθ1，max表示遠(yuǎn)離端射干擾區(qū)間內(nèi)的最大干擾幅度，其對(duì)應(yīng)的方位角與端射方向的夾角為Δθ1。當(dāng)海深由2 000 m逐漸增加到5 000 m，對(duì)應(yīng)的Pθ1，max分別為-54.58、-57.92、-59.92、-64.57 dB，對(duì)應(yīng)的偏離角Δθ1分別為72°、77°、80°、83°。所以隨著海深的增加，偏離角Δθ1逐漸增大，干擾幅度Pθ1，max逐漸減小。同時(shí)在圖6中可以看到，靠近端射方向干擾所對(duì)應(yīng)的幅度幾乎不變。根據(jù)式(4)，隨著h3的增加，α和γ保持不變，β逐漸增大。所以深海環(huán)境下，遠(yuǎn)離端射方向的干擾主要由經(jīng)海底反射后入射到基陣的聲線造成，靠近端射方向的干擾與海底反射聲關(guān)系不大。至于Pθ1，max隨著h3的增加逐漸減小，則與海深的增加導(dǎo)致海底反射聲的傳播損失變大有關(guān)。

圖6 改變海深時(shí)線列陣對(duì)拖船噪聲波束響應(yīng)的仿真結(jié)果Fig.6 Simulation results of the beam response of the linear array to the self-noise of tow-ship when changing ocean depths

再分別改變線列陣的深度h2、第一個(gè)水聽器到拖船噪聲源的水平距離r、拖船噪聲源的頻率f，得到的仿真結(jié)果如表4～6所示。從表4～6中可以得到如下結(jié)論：當(dāng)海深不變，隨著線列陣的深度h2的增加，偏離角Δθ1保持不變，對(duì)應(yīng)的干擾幅度Pθ1，max先增大再減??；隨著水平距離r的增加，偏離角Δθ1逐漸減小，干擾幅度Pθ1，max逐漸增加；隨著拖船噪聲源頻率f的增大，偏離角Δθ1先減小再保持不變，干擾幅度Pθ1，max逐漸減小。根據(jù)式(8)，隨著線列陣深度h2或者水平距離r的增大，β逐漸減小，但由于線列陣h2的深度變化范圍相對(duì)較小，引起的方位角變化不明顯，水平距離r的變化量相對(duì)較大，方位角的變化較明顯，所以出現(xiàn)了表4和表5中的仿真結(jié)果。

表4 線列陣深度h2變化時(shí)對(duì)應(yīng)的Δθ1、Pθ1，maxTable 4 The corresponding Δθ1, Pθ1，max when the depth h2 of the line array changes

表5 水平距離r變化時(shí)對(duì)應(yīng)的Δθ1、Pθ1，maxTable 5 The corresponding Δθ1, Pθ1，max when the horizontal distance between tow-ship and line array r changes

表6 噪聲源頻率f變化時(shí)對(duì)應(yīng)的Δθ1、Pθ1，maxTable 6 The corresponding Δθ1, Pθ1，max when the frequency f of the noise changes

2.3 深海仿真分析

本節(jié)主要利用仿真中得到的射線參數(shù)對(duì)深海環(huán)境下遠(yuǎn)離端射方向干擾出現(xiàn)的主要原因進(jìn)行分析。深海環(huán)境下遠(yuǎn)離端射方向干擾產(chǎn)生的原因與線列陣對(duì)拖船自噪聲的波束響應(yīng)偏離端射方向的原因一樣，也是由于海洋聲信道的多途傳播特性以及線列陣不能區(qū)分水平方向和垂直方向來(lái)波信號(hào)造成的。

現(xiàn)以圖6中海深2 000 m和海深3 000 m時(shí)線列陣中心水聽器接收到的聲線參數(shù)為例，說(shuō)明遠(yuǎn)離端射方向干擾出現(xiàn)的主要原因，具體參數(shù)如表7所示。表7中Narr表示基陣接收到的聲線總數(shù)，ψ表示聲線入射到基陣的角度范圍，Narr1表示基陣接收到的直達(dá)聲線數(shù)，Narr2表示基陣接收到的一次海面反射聲線數(shù)，Narr3表示基陣接收到的一次海底反射聲線數(shù)，φ1、φ2和φ3分別表示其對(duì)應(yīng)的入射到基陣的角度(聲線指向海底時(shí)角度為正值)。

表7 線列陣中心水聽器接收到的拖船噪聲所對(duì)應(yīng)的聲線參數(shù)Table 7 Sound ray parameters corresponding to the tow-ship noise received by the hydrophone at the center of the line array

由于入射到線列陣的聲線較多，并且深海環(huán)境下經(jīng)多次海面海底反射后造成的能量損失很大，因此在表7中，僅列出直達(dá)聲、經(jīng)一次海面和一次海底反射后入射到線列陣的聲線。根據(jù)深海仿真結(jié)果可知，經(jīng)海底反射后入射到線列陣的聲線是造成遠(yuǎn)離端射方向干擾的主要原因。由表7可以看到，仿真中得到的靠近端射方向的干擾角度在φ1和φ2中能夠找到近似值，而遠(yuǎn)離端射方向的干擾角度在φ2和φ3中能夠找到近似值，并且φ2中與遠(yuǎn)離端射方向干擾角相近的角度在φ3中都能找到。這說(shuō)明這些重合的角度是經(jīng)過(guò)一次海底和一次海面反射后入射到線列陣的，而φ3中包含的所有角度都與遠(yuǎn)離端射方向干擾角相近。所以深海環(huán)境下，海底反射聲確實(shí)是遠(yuǎn)離端射方向干擾出現(xiàn)的主要原因，直達(dá)聲和海面反射聲則是靠近端射方向干擾出現(xiàn)的主要原因。

3 海試結(jié)果分析

某海域不同海深時(shí)的海試數(shù)據(jù)處理結(jié)果如圖7所示。圖7(a)中遠(yuǎn)離端射方向的干擾與目標(biāo)信號(hào)的可區(qū)分度較高，通過(guò)對(duì)靠近端射方向干擾和非端射方向干擾進(jìn)行譜分析和相關(guān)性分析來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證非端射方向的干擾來(lái)源。取300 s時(shí)14°和61°方位干擾波束數(shù)據(jù)，其對(duì)應(yīng)的頻譜如圖8所示。

圖7 不同海深時(shí)的海試數(shù)據(jù)時(shí)間方位歷程圖Fig.7 Time azimuth history charts of sea trial data at different depths

圖8 不同方位的干擾波束頻譜圖Fig.8 Interfering beam spectrograms at different azimuths

從圖8中可以看到，靠近端射方向的干擾波束會(huì)在頻率為117、155、246、258、260、352、466、492、516、520 Hz有相應(yīng)的線譜；遠(yuǎn)離端射方向的干擾波束會(huì)在頻率為118、155、246、258、260、466、492、516、520 Hz時(shí)有相應(yīng)的線譜。不同干擾波束對(duì)應(yīng)頻點(diǎn)上線譜幅度大小有差異。這與海洋聲信道的傳播特性有關(guān)，但可以發(fā)現(xiàn)兩者所包含的線譜結(jié)構(gòu)高度相似。再進(jìn)行相關(guān)性分析，首先利用圖8中的線譜挑選對(duì)應(yīng)的處理頻段，接著對(duì)靠近端射方向和非端射方向時(shí)域干擾波束做互相關(guān)，把互相關(guān)峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)延差作為非端射方向時(shí)域干擾波束的時(shí)延補(bǔ)償值，然后計(jì)算兩者的相關(guān)性，計(jì)算結(jié)果如下：處理頻帶為110～160 Hz時(shí)，相關(guān)系數(shù)為0.728；處理頻帶為240～270 Hz時(shí)，相關(guān)系數(shù)為0.716 6；處理頻帶為460～520 Hz時(shí)，相關(guān)系數(shù)為0.587 5；處理頻帶為110～120 Hz時(shí)，相關(guān)系數(shù)為0.917 8；處理頻帶為250～260 Hz時(shí)，相關(guān)系數(shù)為0.866 2。通過(guò)譜分析和相關(guān)系數(shù)的分析，可以驗(yàn)證靠近端射方向干擾和遠(yuǎn)離端射方向干擾都是由拖船自噪聲引起的。

利用圖7(b)來(lái)驗(yàn)證仿真實(shí)驗(yàn)以及說(shuō)明遠(yuǎn)離端射方向干擾對(duì)目標(biāo)信號(hào)檢測(cè)的影響。先設(shè)置與當(dāng)時(shí)試驗(yàn)環(huán)境相近的仿真參數(shù)，得到線列陣對(duì)拖船自噪聲波束響應(yīng)的仿真結(jié)果，如圖9所示。

圖9 試驗(yàn)環(huán)境相近的線列陣對(duì)拖船噪聲波束響應(yīng)的仿真結(jié)果Fig.9 Simulation results of the beam response of the linear array to the self-noise of tow-ship in the similar experimental environment

從圖7(b)中可以看出，遠(yuǎn)離端射方向的拖船干擾會(huì)出現(xiàn)在60°～80°方位區(qū)間內(nèi)，而從圖9仿真結(jié)果中可以發(fā)現(xiàn)，拖船自噪聲會(huì)在77°方位產(chǎn)生一個(gè)干擾峰，所以仿真結(jié)果與海試數(shù)據(jù)處理結(jié)果一致。從圖7(b)中還可以看到，300 s以前，在方位角81°左右存在目標(biāo)信號(hào)，但隨著目標(biāo)的移動(dòng)，當(dāng)其位于干擾區(qū)間內(nèi)，由于受到拖船干擾的影響，在400 s以后無(wú)法有效識(shí)別出目標(biāo)信號(hào)。這表明60°～80°方位區(qū)間內(nèi)的拖船干擾確實(shí)會(huì)影響遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)信號(hào)的方位識(shí)別和拖曳聲吶的探測(cè)性能。

4 結(jié) 論

本文研究了拖曳聲吶在不同環(huán)境下對(duì)拖船自噪聲的波束響應(yīng)。仿真結(jié)果表明，淺海和深海環(huán)境下拖船自噪聲都會(huì)在偏離端射較近的方向產(chǎn)生干擾，而深海環(huán)境下拖船自噪聲還會(huì)在遠(yuǎn)離端射方向產(chǎn)生干擾，該干擾存在的方位區(qū)間和強(qiáng)度較大，主要是由經(jīng)海底反射后入射到線列陣的聲線引起的。拖船干擾的強(qiáng)度以及其對(duì)應(yīng)的方位角與海深、線列陣深度、拖船噪聲源深度、水聽器到拖船噪聲源的水平距離、拖船噪聲源頻率以及水聽器之間的間距有關(guān)。深海環(huán)境下，拖船自噪聲引起的遠(yuǎn)離端射方向干擾主要與海深和水平距離有關(guān)，隨著海深的增加或水平距離的減小，遠(yuǎn)離端射方向干擾方位角不斷增大，對(duì)應(yīng)的干擾強(qiáng)度逐漸減小，方位角的變化規(guī)律與根據(jù)幾何關(guān)系得到的海底反射聲入射角的變化規(guī)律較吻合。海試數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明，深海環(huán)境下，出現(xiàn)的遠(yuǎn)離端射方向干擾與靠近端射方向的干擾都是由拖船自噪聲造成，并且遠(yuǎn)離端射方向干擾會(huì)對(duì)拖曳聲吶的探測(cè)性能產(chǎn)生較大影響。通過(guò)分析線列陣在不同環(huán)境下對(duì)拖船自噪聲的波束響應(yīng)，可以為拖船自噪聲抑制算法的研究提供理論依據(jù)，后續(xù)還可以考慮利用深海環(huán)境下遠(yuǎn)離端射方向干擾的特性開展相關(guān)應(yīng)用。