# 信道传递函数

**Repository Path**: open-ocean/channel-transfer-function

## Basic Information

- **Project Name**: 信道传递函数
- **Description**: 通过ram、bellhop、kraken构造系统信道传递函数的代码
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: main
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-05-18
- **Last Updated**: 2026-05-18

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# Channel Transfer Function

这个仓库用于计算海洋声信道的频域/时域响应，并进一步得到给定发射脉冲经过信道后的接收信号。当前包含三类常用水声传播模型：

- **KRAKEN**：简正波模型，适合分层海洋环境下的低频传播计算。
- **BELLHOP**：射线模型，适合多途到达、射线/声线传播相关仿真。
- **RAM**：抛物方程模型，适合距离相关或中低频传播计算。

仓库中的示例环境主要使用 Pekeris 波导配置，脚本会在多个频率点上调用对应模型，读取声场结果，再通过 IFFT 和卷积得到时域信道响应和接收信号。

## 结果展示

kraken幅频相应曲线

![alt text](DATA/FIG/OK传递函数频谱.svg)

kraken 信道函数

![alt text](DATA/FIG/OK传递函数.svg)

kraken接收信号

![alt text](DATA/FIG/OK时域接收信号.svg)


## 目录结构

```text
.
├── BELLHOP/        # BELLHOP 射线模型示例、环境文件和读取工具
├── KRAKEN/         # KRAKEN 简正波模型示例、环境文件和读取工具
├── RAM/            # RAM 抛物方程模型示例、输入文件和读取工具
├── KR_TL_COMPARE/  # KRAKEN 与 RAM 的传播损失对比脚本
├── SIGNAL/         # 发射信号及频谱绘图脚本
└── DATA/           # 仿真结果输出目录
```

## 运行环境

建议使用 Windows + MATLAB。仓库中已包含示例所需的模型可执行文件：

- `BELLHOP/bellhop.exe`
- `KRAKEN/kraken.exe`
- `KRAKEN/field.exe`
- `RAM/for_ram.exe`

部分脚本使用 `parfor`，如果没有 Parallel Computing Toolbox，可以把 `parfor` 改为普通 `for` 后运行。

## 快速开始

在 MATLAB 中打开仓库根目录，然后进入对应模型目录运行主脚本。

### 1. BELLHOP：射线模型

```matlab
cd BELLHOP
main_bellhop
```

主要输入文件：

- `pekerisB.env`：BELLHOP 环境文件
- `main_bellhop.m`：主入口，逐频计算声场并生成时域输出
- `main_bellhop_fft.m`：使用频域相乘方式计算输出信号的版本

输出：

- 图窗：发射脉冲、接收信号
- `../DATA/OB.mat`：BELLHOP 输出信号数据

### 2. KRAKEN：简正波模型

```matlab
cd KRAKEN
main_kraken
```

主要输入文件：

- `pekerisK.env`：KRAKEN 环境文件
- `pekerisK.flp`：场计算配置文件
- `main_kraken.m`：主入口
- `SystemF.m`：逐频计算系统函数/信道响应
- `output.m`：计算发射信号经过信道后的输出

输出：

- 图窗：频域响应、时域信道响应、接收信号
- `../DATA/OK.mat`：KRAKEN 输出信号及相关参数

### 3. RAM：抛物方程模型

```matlab
cd RAM
main_ram
```

主要输入文件：

- `pekerisR.in`：RAM 输入文件
- `main_ram.m`：主入口
- `SystemF.m`：逐频计算系统函数/信道响应
- `output.m`：计算发射信号经过信道后的输出

输出：

- 图窗：频域响应、时域信道响应、接收信号
- `../DATA/OR.mat`：RAM 输出信号数据

### 4. KRAKEN 与 RAM 传播损失对比

```matlab
cd KR_TL_COMPARE
COM_KR_TL
```

该脚本在指定频率下分别调用 RAM 和 KRAKEN，并绘制传播损失对比图。

### 5. 发射信号与频谱

```matlab
cd SIGNAL
plt_sig_spe
```

该脚本生成示例发射脉冲及其频谱图。

## 常用参数

主要参数通常在各个 `main_*.m` 中修改：

- `fs`：采样频率，单位 Hz
- `T`：接收时间窗，单位 s
- `rr`：接收距离，单位 km
- `fmin` / `fmax`：频率计算范围，单位 Hz
- `tmin`：时域响应起始时间，通常由传播距离和声速估计
- `M`：接收阵元数，需要与环境文件中的接收深度数量匹配
- `SL`：声源级，单位 dB

环境参数则在对应模型的输入文件中修改：

- BELLHOP：`BELLHOP/pekerisB.env`
- KRAKEN：`KRAKEN/pekerisK.env`、`KRAKEN/pekerisK.flp`
- RAM：`RAM/pekerisR.in`

脚本中的 `changeenv.m`、`changeenv_out.m`、`changein.m` 会自动为不同频率修改或生成输入文件。

## 注意事项

- 建议从对应模型目录运行脚本，例如先 `cd BELLHOP` 再运行 `main_bellhop`，否则相对路径和模型可执行文件可能找不到。
- BELLHOP 示例中要求接收距离个数为 1，接收阵元数 `M` 需要与环境文件中的接收深度数量一致。
- RAM 示例中的 `rr` 单位是 km，读取网格时会转换为 m。
- 多频点计算会生成若干临时 `.env`、`.in`、`.shd`、`.grid` 等文件，可按需要清理。
- 如果 MATLAB 找不到模型调用函数或绘图函数，请确认当前目录和 `addpath` 是否包含对应模型目录。

## 典型工作流

1. 选择模型目录：`BELLHOP`、`KRAKEN` 或 `RAM`。
2. 修改环境文件中的声速剖面、海深、海底参数、声源/接收器位置。
3. 在 `main_*.m` 中设置频带、采样率、接收时间窗和声源级。
4. 运行主脚本，得到频域声场、时域信道响应和接收信号。
5. 在 `DATA/` 中读取 `.mat` 文件，继续做信号处理或模型对比。