深海直达声区中大深度声场水平纵向相关特性

深海直达声区中大深度声场水平纵向相关特性对海底水平阵阵形设计和相应的信号处理技术具有重要参考意义。基于2016年南海冬季一次深海不完全声道声传播实验，分析大深度声场特性及水平纵向相关性，对深海直达声区中大深度声场水平纵向相关性进行理论研究和数值仿真。结果表明：大深度声场的水平纵向相关半径与声能量高低无关，直达声区中大深度声场的干涉特性导致声场水平纵向相关系数存在振荡结构，声场水平纵向相关半径与声场传播损失的振荡周期一致，振荡周期越大，水平纵向相关半径越大；直达声区中声场水平纵向相关半径的大小随声源频率和声源深度的增大而变小，直达声区中近距离处声场水平纵向相关半径受接收深度变化影响较小，但在远距离处随接收深度的增大而增大。     

参数化时频分析在连续波有源探测中的应用

针对双曲调频信号在连续波有源探测中的目标回波检测和直达波干扰抑制问题,提出了基于参数化时频分析的连续波信号处理算法。首先,通过分析双曲调频连续波的信号时频特性,结合参数化时频分析思想,提出了适于有源探测的频域参数化时频变换和针对双曲调频信号的核函数设计。然后,为抑制接收信号中的直达波干扰,采用参数化旋转时频变换处理接收信号,并进行时频域滤波以分离信号分量,再利用反变换重构回波信号。数值仿真和海上实验结果表明,所提算法不仅能准确估计信号时频特征、有效获取双曲调频连续波信号的时频增益、提升检测性能,还可以有效抑制直达波干扰。     

利用船辐射噪声反演海底吸收

1引言用宽带连续声源进行水下声传播实验,可获得精细的声场空频干涉结构,具有比定点发射声源(如脉冲声)无可比拟的优点。文献[1]和[2]就是用换能器连续发射声信号以获得不同距离下的单频相干声传播损失,用于反演或检验其反演结果。但是利用船     

海底声学特性水平变化引起的异常声传播

1引言 声波在海面、水体及海底形成的浅海波导中传播时,水体的声速剖面和海底的声学特性是影响其传播特性的两个重要因素.水体中的海洋内波活动通常会导致声传播异常,Zhou通过在水体中引入孤立子内波解释了夏季浅海实验中出现的不同频率下的声异常衰减现象[1],指出孤立子内波与声场的相互作用,尤其是共振效应引起的简正波模态间的耦合是夏季的低频声传播损失加大的一个主要原因.Li研究了较高频率条件下(＞2kHz)由于海底粗糙度引起的声传播损失异常问题[2].一般地,大幅度的孤立子内波一般出现在很强的温跃层条件下,而文献[2]中的实验异常现象只是出现在高频且接收器和声源都同时位于温跃层之上的情况下.Ellis在一次实验中发现声波遇到较硬的石灰岩海底时在低频段会有很大衰减[3].     

斜坡海底对声场水平纵向相关性的影响

利用数值仿真分析和总结了不同斜坡海底条件下声场水平相关性随水平间隔和传播距离的变化规律,并利用楔形简正波理论对海底倾斜引起的声场水平纵向相关变化机理进行了解释.研究结果表明,上坡和下坡地形的声场水平纵向相关性具有很大的差别.与水平海底相比,下坡海底会增加声场水平纵向相关性,上坡海底会减小声场水平纵向相关性.有效简正波之...     

典型浅海波导中的warping变换

0引言近年来,利用warping变换进行简正波模态分离的方法被应用于目标定位、海洋环境参数反演等水声学应用中。文献[1,2]以理想波导中的简正波频散关系为基础给出了warping变换的公式,而文献[3]推导出了Pekeris波导的warping变换形式。与上述文献局限于理想波导或Pekeris波导的warping算子不同,本文利用BDRM(波束位移射线简正波)理论推导出更具普遍性的典型浅海波导中的warping变换的表达形式。     

海底倾斜度对声传播的影响

1引言南海海底环境复杂,存在着许多海深及底质水平变化的区域。由于海底变化对水声物理规律有着非常大的影响[1],因此,在此类海域进行声传播预报和海底反演时的参数选取和模型构建时必须给予足够的重视。国际上关于海底大起伏的实验和理论研     

以简正波解为初始场的抛物方程算法应用于深海声传播预报

在深海中,环境参数不仅在深度上起伏变化,在水平方向上也会因内波、涡旋、锋面、洋流等现象而发生变化。对于深海声传播的预报,仍是一个值得进一步探讨的问题。简正波方法具有物理意义明确、但仅适用于水平方向环境参数不变的波导的特点,而抛物方程方法能够便捷地处理与深度、距离有关的声速、地形等环境,但其解缺乏清晰的物理意义。采用简正波解为抛物方程法的初始场,利用Ram随距离逐步递推的数值方法计算整个海域的声能量,计算存在涡旋等复杂海洋环境下的声传播特点。结果表明,该方法不仅可以计算各种环境条件下的各阶简正波的传播特点以及能量变化,而且便于深入地分析深海环境中各阶简正波的耦合特点与能量变化,计算效率大大提高且具有很高的准确性。可以作为浅海和深海中高、低频传播的通用模型。     

浅海起伏海底环境下的声传播

起伏海底对浅海声传播有着极大影响。文章利用一次东海夏季水文数据,结合蒙特卡洛方法统计分析了浅海长距离起伏海底环境下的声场特性,并利用射线模型分析了海底起伏对声场不确定性影响的机理。结果表明,高频声波对海底起伏的变化更为敏感,传播损失的概率分布更为分散。负跃层环境下,当声源位于跃层下方时,起伏海底对位于跃层下方接收点的声传播影响更为明显。等温层环境下,起伏海底对声传播的影响相比于跃层环境影响更小。起伏海底的倾斜度越大,声传播损失越大。对于相同倾斜度的起伏海底,相对起伏的大小,即起伏海底高度与海深的比值,比起伏周期的变化对声传播的影响更大。     

水声被动定位中的机器学习方法研究进展综述

对基于机器学习方法的水声被动定位研究进展进行了综述。所涉及的机器学习方法有多层感知机（前馈神经网络）、支持向量机、随机森林及以卷积网络层和全连接层为主要组成单元的深度神经网络。本文通过重点引述近几年发表在国际期刊和会议上的相关前沿研究工作，详细论述了将机器学习方法应用于水声被动定位的关键理论基础、单水听器和阵列前端信号预处理算法设计及几种典型的机器学习模型。此外，还指出了现有算法在推向实际应用中面临的困难及挑战。最后，基于作者的思考，文章展望了未来基于机器学习的水声定位算法的几个潜在的研究方向。