PlaneRay: an acoustic underwater propagation model based on ray tracing and plane-wave reflection coefficients

PlaneRay er modell for beregning av akustisk bølgeutbredelse i sjøen som kan anvendes i situasjoner hvor bunnens egenskaper og vanndybden kan varierer med avstanden. Modellen er basert på strålegangsbergninger og benytter en spesiell metode med sortering og interpolasjon for å finne alle egenstrålene mellom en sender posisjon og et antall mottaker posisjoner som alle må være på samme dyp. Ingen ståler går ned i bunnen, men den akustiske interaksjon med bunnen tas vare på ved å benytte planbølge refleksjonskoeffisienter. Bunnen kan bestå av et fluid sedimentlag over et elastisk halvrom. Modellen tillater at tykkelsen på sedimentlaget samt tettheter og lydhastighetene i sedimentlaget og i det elastiske halvrommet kan variere med horisontalavstanden. Lydhastigheten i sjøvannet kan variere med dybden, men ikke med avstanden. Modellen beregner strålegangene, gangtidene og amplitudene til alle egenstrålene mellom en gitt senderposisjon og mottaker posisjonene og finner hele frekvensresponsen ved koherent addisjon av bidragene fra alle egenstrålene. Ved å multiplisere frekvensfunksjonen med frekvensspekteret til det utsendte signalet bergenes tidsforløpte og frekvensinnholdet til de mottatte signalene i alle mottakerposisjonene. Rapporten beskriver modellen og illustrere bruken ved hjelp av en rekke eksempler. Nøyaktighet til stålegangs beregninger og denne modellen i diskuteres og resultatene sammenliknes med resultatene fra andre akustiske forplantningsmodeller basert på bølgetallsintegrasjon og løsningen av den parabolske ligningen.