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浅海环境下海底声参数获取技术研究

作　者: 任群言
导　师: 杨士莪
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: 海底声参数反演射线声学遗传算法匹配滤波
分类号: TB561
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 148次
引　用: 2次
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内容摘要

浅海环境下,海底的声学特性对声传播起着决定性的作用,但是海底的声学参数很难通过直接测量而获取,并且直接测量获取海底声参数的方法一般都比较耗时费力。利用反演技术,所期望的海底声学参数就有可能快速、低成本地从海洋波导声传播的直接测量中提取出来。这是为什么海底声学参数反演在最近几年得到了很大重视和关注的原因。本文研究了以射线声学理论为基础的海底声学参数反演匹配场处理模型,选取水平分层的海底结构作为海底参数反演的拷贝场声场模型。利用射线声学中的Snell定律进行本征声线搜索得到本征声线结构、构造系统响应函数和接收波形,接着对仿真的接收波形进行匹配滤波处理提取各本征声线的时延信息,最后将提取的时延和幅度信息带入代价函数通过优化的方法来估计海底声学参数。由于文中参数反演问题求解是全局多参数优化问题,具有非线性及目标函数多极值的特点,本文采用具有全局优化自适应概率搜索特点的遗传算法来求解。仿真结果表明本文所研究的海底声学参数反演模型在理论上是可行的。最后进行海底参数反演实验获取实际的海上数据,然后进行匹配场处理的方法得到海底声学参数。数据处理结果和浅剖实验以及该海区的典型声学参数基本一致,实验表明该方法可以用来反演海底声学参数,具有实际工程应用意义。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-19
  1.1 研究背景和意义  10-12
  1.2 国内外该方面的发展和现状  12-17
  1.3 本文的主要内容  17-19
第2章基于射线声学的水声传播模型  19-39
  2.1 水声传播模型概述  19
  2.2 射线声学模型  19-31
    2.2.1 射线声学基本方程  19-23
    2.2.2 平面波在界面上的反射和折射  23-26
    2.2.3 本征声线的搜寻  26-31
  2.3 信号波形仿真和处理  31-34
    2.3.1 接收信号构造  31-33
    2.3.2 时延信息提取  33-34
  2.4 代价函数  34-35
  2.5 优化算法  35-37
  2.6 本章小结  37-39
第3章海底参数模型和仿真研究  39-52
  3.1 海底参数模型和模拟波形  40-43
  3.2 参数敏感度分析  43-47
  3.3 仿真结果及其分析  47-51
  3.4 本章小结  51-52
第4章海上实验  52-60
  4.1 实验方案  52-54
    4.1.1 实验仪器  52-53
    4.1.2 实验过程  53-54
  4.2 实验数据处理  54-56
  4.3 海底地声参数反演  56-59
  4.4 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-65
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  65-66
致谢  66

浅海环境下海底声参数获取技术研究

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