用单纯形模拟退火混合算法反演地声参数

提出了一种基于下降的单纯形算法和模拟退火算法的混合优化算法用于反演地声参数。下降的单纯形方法对于目标函数的梯度信息相当敏感,因此在参数空间中能迅速地移向极小点,但由于它只能向下移动,因而往往易陷入局部极小且依赖初始条件。而模拟退火算法使用随机选取的目标函数值在参数空间中搜索最佳答案,其结构有利于从局部极小中跳出,但是由于它不能利用目标函数的梯度信息因而对参数空间的搜索效率很低。混合方法结合了下降的单纯形方法与快速模拟退火方法这二者的优点,能更有效、更迅速地获得全局最优点。     

Broadband matched-field inversion for shallow water environment parameters

In this paper, broadband multi-frequencies matched-field inversion method is used to determine the environmental parameters in shallow water. According to different conditions, several broadband objective functions are presented. Using ASIAEX2001 experiment data and genetic algorithms, environmental parameters are obtained, especially in sediment.     

一种适用于浅海小信噪比条件的声源目标定位技术

文章将匹配场处理技术引入一种新的目标运动分析方法——长时间积分法中，用根据实际海洋传播条件计算所得的声场作为拷贝场向量，替代传统方法中所采用的平面波模型。由于充分利用了声场的空间结构，使得该方法不仅能够完成传统目标运动分析中定出目标方位的功能，而且还可以定出其距离和深度。同时，因积分时间的增加还大大提高了对目标的检测性能。该方法可用于解决小信噪比条件下，声源目标的检测和定位问题。尤其适用于浅海、在声信号的传播因受波导和多途现象影响而严重偏离平面波的情况。仿真结果表明：采用平面波模型时，在信噪比低于-28dB时，声源目标参数就已相当模糊；而当采用匹配场处理技术，在信噪比降为-33dB时，仍可精确地得到声源目标的参数。     

Bayes匹配场地声参数反演:多步退火Gibbs采样算法

为实现海洋地声环境参数的快速高效反演,提出多步退火Gibbs（Multi-AG）采样算法,可消除因参数搜索空间设置对参数反演结果的影响,并有效解决Bayes匹配场高维参数反演过程中常见的运算量大、旁瓣高等问题。分析待反演地声参数对匹配场处理器的敏感性,用以制定多步反演与退火方案,利用Gibbs采样算法反演敏感性级别最高的参数,计算其均值并代入后续反演步骤,进而采用退火Gibbs采样算法逐步反演后续参数;利用数值仿真实验对比Metropolis-Hastings算法、Gibbs采样算法、快速Gibbs采样算法和Multi-AG采样算法的反演效果。实验结果表明,与其他3种算法相比,Multi-AG采样算法可通过最小的计算量得到均方差最小、精度最高的参数反演结果。     

匹配场反演结果的后验概率分析

采用全局寻优遗传算法进行浅海环境参数匹配场反演，研究了判断反演结果唯一性和不确定性的后验概率分析方法，并对反演中各环境参数的频率依赖性进行了讨论，最后用亚洲海实验（ASIAEX2001）数据对环境参数进行了有效的反演。     

一种对水下运动目标被动检测跟踪的一体化算法

提出一种基于匹配场和长项积分混合处理的被动检测跟踪一体化算法.将贝叶斯准则下的概率数据关联技术引入匹配场和长项积分混合处理,构造检验统计量,计算后验关联概率,建立起从跟踪器到检测器的信息反馈;在跟踪进程中分别采用单一模式和多模式组合对目标的运动状态进行近似.给出了一体化算法的仿真实例,并利用一组海试数据对算法的有效性进行了验证.     

水平变化环境下的拖线阵海底参数反演研究

匹配场反演(MFI)方法是快速获取海底参数的一种有效途径.常规方法采用垂直阵(VLA)可以实现海底声学参数的反演,但是其机动性较差,无法实现大面积海域海底声学参数的快速获取,而且随着声源与VLA之间距离的增大,水平变化环境将严重影响VLA的反演效果.拖线阵的优势在于能够快速机动,声源与接收阵可以同时拖动,保持较近的相对...     

基于匹配场的多目标源定位研究

为了研究匹配场定位方法对多元目标的定位效果,使用简正波模型运用匹配场处理进行三目标源定位模拟,对声场进行向量表示,并分别采用常规匹配场处理方法和功率定律处理方法进行匹配处理,分别对单目标和多目标进行仿真,做了多组不同信噪比和不同匹配方法的仿真结果,并进行分析和比较.仿真结果表明,采用匹配场定位的方法对多元目标定位同样有...     

基于声场模信号特征和多项式拟合的声速剖面反演技术研究

针对未知环境下利用经验正交函数表示声速剖面的局限性,提出了一种基于多项式拟合和模信号相结合的声速剖面反演方法。介绍了模信号的概念和深海分布特性,通过理论分析和仿真分析,证明低阶多项式拟合可用于深海声速剖面的表征,并提出采用5阶多项式拟合以实现对2 000 m以浅的声速剖面较精确的表征。在反演处理流程中,利用不同参数的多项式拟合计算获得拷贝模信号,利用脉冲声信号获得数据模信号,并通过遗传算法进行参数寻优。以典型Munk剖面为例仿真分析基于垂直阵、单水听器、非海面海底反射(SRBR)信号的反演性能,单水听器的声速剖面反演与垂直阵性能接近,并提出基于非SRBR模信号反演可以提升在海底参数未知条件下反演的技术思路。利用4 000 m海深的单水听器接收的脉冲信号（距离180 km,接收与发射深度均为100 m）进行方法性能验证,结果表明,共轭深度以下（100~2 000 m）的声速剖面反演误差小于0.2 m/s.     

基于匹配场和长项积分混合处理的多模式检测跟踪一体化算法

提出多模式贝叶斯准则下的概率数据关联滤波新概念,并将该方法与基于匹配场一长项积分混合处理相结 合,建立了基于Bayes框架的检测跟踪一体化算法,通过时间域的连续递归和空间域的数据关联,较好地实现了对机动目 标的被动定位和跟踪。