浅海孤立子内波对海洋声传播损失与声源定位的影响研究

孤立子内波是浅海大陆架海域普遍存在的水文现象，它的存在将改变海水稳定分层的声速、密度剖面，引起声场结构的改变。文中应用抛物方程方法研究二维与三维情况下浅海孤立子内波对声传播损失的影响，并研究孤立子内波的存在对水平阵波束形成定位的影响。通过仿真结果，对常规波束形成、MVDR及MUSIC等波束形成方法进行比较。     

板结构中声学黑洞参数优化及其阵列的能量汇集效应分析

声学黑洞结构是一种可实现板内弯曲波操控和振动能量汇聚的新结构，在振动和噪声控制领域具有应用 前景，因此对内嵌于板结构的二维声学黑洞及其阵列的动力学特性和设计方法进行研究十分必要。首先给出描述声 学黑洞汇集效果的定量参数，然后通过正交试验得出内嵌于板结构的单二维声学黑洞几何参数在一定范围内的最优 值；最后，基于这些参数设计声学黑洞并组成包含两声学黑洞的阵列，在频域内研究板结构具有不同排布方式声学黑 洞阵列时的能量汇集效应。结果表明，在一定频带范围内两个声学黑洞组成的阵列的能量汇聚效应比单声学黑洞更 为明显，且横向排列的声学黑洞阵列结构具有更好的能量汇聚效果。对于声学黑洞阵列和阻尼减振的设计具有一定 参考价值。     

楔形海域声矢量场分析

海洋环境中的声传播是水声学研究领域的一个经典问题.在传统的研究中,关心的主要是声压场.随着矢量水听器的出现,不仅是声压场,介质质点振速场也受到极大关注.应用虚源法分析了ASA基准楔形模型中谐和点源的三维质点振速场.基于Deane和Buckingham给出的声场声压表达式,文中推导了三维质点振速的积分公式,并应用数值积分的方法计算了声场声压与质点振速,分析了它们的传播损失和相位差以及不同方向声强的衰减过程.结果表明,即使在远距离上,声压与质点振速的相位差并不为零.     

利用渔船噪声矢量场对地声参数的估计

针对航船噪声实现海底声学参数稳健反演及不确定性分析的问题,研究了联合声压场和矢量场进行可靠地声参数反演的可行性。采用匹配场反演算法对单矢量水听器采集的航船噪声数据进行处理,给出了地声参数的估计值和后验概率分布。理论分析和数值仿真表明:垂直质点振速分量比单独使用声压场能提供更丰富的声信号传输特性;联合声压场和垂直质点振速分量的反演结果比单独处理声压场或垂直质点振速分量具有更高的稳健性和准确性。     

快速场(FFP)算法反演海底参数研究

针对弹性海底条件下的声传播问题和海底参数反演问题,在Pekeris海洋声场模型的基础上推导了基于快速场(FFP)理论的两层弹性海底声场计算公式,讨论了其传播规律并利用KrakenC进行了验证.其次结合水池条件,采用能够模拟弹性海底海洋环境的声场测量平台进行缩比实验.反演中,采用了实际测得的传播损失与FFP理论计算值相等的代价函数,讨论了其对各海底参数的敏感度,并选用遗传算法对该代价函数进行寻优计算.反演得到的声传播损失与实验中实际测量结果吻合较好,表明所建立的理论模型符合实际声场环境.     

对快速场(FFP)算法反演海底参数的研究

针对弹性海底条件下的声传播问题和海底参数反演问题,在 Pekeris 海洋声场模型的基础上推导了基于快速场（FFP）理论的两层弹性海底声场计算公式,讨论了其传播规律并利用 KrakenC 进行了验证。其次结合水池条件,采用能够模拟弹性海底海洋环境的声场测量平台进行缩比实验。反演中,采用了实际测得的传播损失与FFP 理论计算值相等的代价函数,讨论了其对各海底参数的敏感度,并选用遗传算法对该代价函数进行寻优计算。反演得到的声传播损失与实验中实际测量结果吻合较好,表明所建立的理论模型符合实际声场环境。     

基于高阶累积量矩阵组正交联合对角化的高分辨方位估计方法

该文提出了一种基于高阶累积量矩阵组正交联合对角化的高分辨方位估计方法。该方法构造了一组高阶累积量矩阵共同来辨识阵列流型矩阵的列空间,进而进行DOA估计。并通过对高阶累积量矩阵组进行联合对角化,得到联合对角化矩阵和对角化后的矩阵组,并重新定义了空间谱。新方法可以处理相干声源,适用于有色噪声环境,且较仅使用单个高阶累积量矩阵的算法具有更高的分辨力,更低的均方根误差和更高的鲁棒性。     

浅海远程目标稳健方位估计方法研究

本文针对浅海远程目标方位估计问题,提出了一种新的基于简正波理论的浅海稳健方位估计方法。该方法在充分考虑浅海多途效应对方位估计影响的基础之上,结合简正波理论,建立了符合浅海声传播特点的基阵信号模型,并应用矢量最优化方法对阵列源矢量施加约束条件,以提高高分辨方位估计方法在模型失配下的稳健性。通过正则化方法,本文进一步将该稳健方位估计问题转化为二阶锥规划问题,并通过Sedumi进行求解。通过仿真研究,对该算法的空间谱结构、谱峰最大旁瓣比、-3dB波束宽度等性能进行了详细分析,结果表明,该算法在海水深度及声速梯度等不确定条件下,均具有更为尖锐的谱峰及更低的旁瓣水平,具有稳健的方位估计性能。     

基于偏振分析的瞬态干扰抑制方法

瞬态干扰的存在会严重影响矢量信号处理方法性能,必须对其抑制。该文提出一种基于偏振分析的瞬态干扰抑制方法。该方法提取矢量信号的偏振参数,构建极化滤波器,对接收信号滤波,去除瞬态干扰。通过极化滤波器的调制函数判断瞬态干扰的存在位置,再利用信号的偏振模型恢复瞬态干扰处信号。仿真结果和实验数据表明该方法可以有效地抑制瞬态干扰。