MATLAB水声仿真建模综合分析工具箱

资 源 简 介

本工具箱在MATLAB中实现了主流水声传播模型（简正波、射线、快速场、抛物方程），可模拟水下声波传播特性，支持自定义声速剖面、水深等海洋环境参数，助力声学研究和工程应用分析。

详 情 说 明

水声仿真建模综合分析工具箱

项目介绍

本项目为“水声仿真建模综合分析工具箱”，致力于提供一系列经典水声传播模型的高效数值实现。通过集成简正波模型、射线模型、快速场模型以及抛物方程模型等多种算法，本工具箱能够对复杂海洋环境下的声波传播特性进行高保真度模拟。用户可依据实际的海洋环境参数（如声速剖面、海底地质属性、水深条件等），快速获取声传播损失、多径结构、传播时延等关键分析结果，为水下通信系统设计、声纳性能评估以及海洋声学环境预测等应用提供可靠的仿真支持。

功能特性

• 多模型集成：整合了水声学领域主流的四种计算模型：简正波模型（用于中低频分析）、射线模型（适用于高频及直观路径分析）、快速场模型（全波数值解）和抛物方程模型（宽角度传播问题）。
• 灵活的输入配置：支持用户自定义包括水深、海底声学参数（密度、吸收系数）、声速剖面、环境噪声、发射源频率与深度、接收器设置及海域边界条件在内的多种环境参数。
• 丰富的输出结果：能够生成二维或三维的传播损失分布图，提供多径结构可视化、声道特征分析报告，并输出时域/频域传播特性数据文件，同时自动记录完整的仿真参数日志。
• 高效与精度兼顾：核心算法经过优化，在保证计算精度的同时，提升了运算效率，适合进行参数扫描与大规模场景分析。

使用方法

1. 环境配置：确保您的MATLAB环境满足系统要求（见下文）。
2. 参数设置：在主脚本或提供的配置函数/界面中，根据您的仿真场景设置海洋环境参数、声源参数和接收器参数。
3. 模型选择与执行：选择需要运行的传播模型（如“简正波”或“射线追踪”），然后运行主程序。
4. 结果分析：程序运行完毕后，查看自动生成的传播损失图、多径分析图等可视化结果，并可导出数据文件供进一步分析。

系统要求

• 操作系统：Windows 10/11, Linux 或 macOS。
• 软件环境：MATLAB R2018a 或更高版本。
• 推荐配置：为处理复杂模型或大范围海域计算，建议配备多核CPU及不少于8GB的内存。

文件说明

main.m 文件作为整个工具箱的调度与执行入口，主要负责集成并协调各个子模块的工作流程。其核心功能包括：接收并解析用户输入的环境与仿真参数；根据用户选择的传播模型类型，调用对应的核心算法模块（如简正波求解器、射线追踪引擎等）进行声场计算；对模型计算得到的结果数据进行后续处理与可视化，生成传播损失分布图、多径结构图等关键图表；最终将主要的仿真结果与参数设置汇总输出，形成完整的分析报告与数据文件。