發(fā)布時(shí)間：2020-06-09 12:42

【摘要】：海底地聲參數(shù)是影響海洋中聲傳播的重要因素,地聲參數(shù)不確定或不準(zhǔn)確時(shí),影響聲傳播的預(yù)報(bào)結(jié)果,進(jìn)而影響基于聲傳播模型的水中目標(biāo)定位性能。地聲參數(shù)的獲取是淺海聲學(xué)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容,地聲參數(shù)獲取研究在軍事和民用上具有重大意義。地聲參數(shù)的獲取有兩大類方法,一類是海底采樣法和原位測(cè)量,一類是基于物理模型的聲學(xué)參數(shù)反演。由于海洋環(huán)境的時(shí)變性與復(fù)雜性,地聲參數(shù)反演省時(shí)省力而且保護(hù)環(huán)境,并可獲取大范圍的海底聲學(xué)參數(shù),利用聲傳播特性進(jìn)行地聲參數(shù)反演是水聲界的主流方法。針對(duì)地聲參數(shù)獲取問(wèn)題,本文使用以聲傳播模型和信號(hào)處理相結(jié)合的�；盘�(hào)處理理論為基礎(chǔ),通過(guò)構(gòu)建狀態(tài)方程與測(cè)量方程,結(jié)合粒子濾波算法,使用帶權(quán)值粒子的分布來(lái)表示參數(shù)的后驗(yàn)概率分布,不斷地迭代實(shí)現(xiàn)參數(shù)的追蹤,將參數(shù)反演問(wèn)題轉(zhuǎn)換為參數(shù)追蹤問(wèn)題或求目標(biāo)狀態(tài)的問(wèn)題,選擇后驗(yàn)概率最大的狀態(tài)當(dāng)作目標(biāo)狀態(tài)。本文在粒子濾波算法、聲傳播理論和海洋環(huán)境模型理論基礎(chǔ)上,確定地聲反演參數(shù),選取聲壓作為觀測(cè)量,并引入粒子群對(duì)粒子濾波進(jìn)行優(yōu)化,建立了基于聲壓概率模型的海底聲學(xué)參數(shù)反演方法,粒子群優(yōu)化后的粒子濾波降低了粒子數(shù)從而節(jié)約時(shí)間,且提高了反演精度。本文開(kāi)展了粒子濾波用于地聲參數(shù)反演的仿真分析,證明了反演方法的可行性。利用海上實(shí)驗(yàn)中垂直水聽(tīng)器陣上接收的定深爆炸源產(chǎn)生的信號(hào),進(jìn)行了基于寬帶聲源地聲參數(shù)反演實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理,得到了實(shí)驗(yàn)海區(qū)的海底地聲參數(shù)。
【圖文】：

第 1 章 緒論.2.1 匹配場(chǎng)海底參數(shù)反演匹配場(chǎng)處理[5-6]（MFP：Matched Filed Processing）：匹配場(chǎng)就是利用聲場(chǎng)模型結(jié)境參數(shù)計(jì)算出聲場(chǎng)匹配量，此處的匹配量可以是聲壓，波阻抗，模態(tài)函數(shù)等，，用此量與基陣接收到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理得到的匹配量相比較，通過(guò)目標(biāo)函數(shù)比較他們的相，最后通過(guò)尋優(yōu)算法尋找最大目標(biāo)函數(shù)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)。狀態(tài)參數(shù)是距離信息那是匹配場(chǎng)定位，如果狀態(tài)參數(shù)為環(huán)境參數(shù)那么這個(gè)過(guò)程就是匹配場(chǎng)反演。在水聲應(yīng)用領(lǐng)域反演流程如下：

圖 1.2 水聲�；盘�(hào)處理 年 Candy 和 Sullivan[25]提出了‘�；孀R(shí)器’（MBID）的概念，即在聲壓將垂直陣列上聲壓與模態(tài)函數(shù)的關(guān)系作為測(cè)量方程，利用已知的參數(shù)信息度上的模態(tài)函數(shù)互相遞推來(lái)估計(jì)模態(tài)函數(shù)。用�；孀R(shí)器不僅可以估計(jì)模波數(shù)還可以做聲速剖面（SSP）的反演估計(jì)[26]。1994 年 Hudson Canyon 將為窄帶信號(hào)，然后使用它們組合�；盘�(hào)處理器的方法進(jìn)行了寬帶聲場(chǎng)處最佳貝葉斯解[27]。Yardim 等人詳細(xì)比較了卡爾曼濾波、無(wú)跡卡爾曼與粒，并且使用水平陣做了隨距離變化的海底的 SSP，沉積層厚度，沉積層的減等參數(shù)，用垂直陣研究了隨時(shí)間變化的海底的 SSP，沉積層厚度，沉積積層衰減等參數(shù)[28]。Carriere[29]等人使用擴(kuò)展卡爾曼的方法反演了聲速剖。此后他們進(jìn)一步使用比擴(kuò)展卡爾曼更好的無(wú)跡卡爾曼方法來(lái)反演了與距剖面。Nattapol Aunsri 等人[30]使用序貫濾波技術(shù)反演了沉積層的聲速剖。Ivan Zorych[31]等人利用粒子濾波追蹤到了散射曲線。Yong-Min Jianghapman[32]使用貝葉斯反演了動(dòng)態(tài)淺海環(huán)境下的參數(shù)，并做了概率分[33]
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB56

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 高峰;王金平;湯天波;;世界主要海洋國(guó)家海洋發(fā)展戰(zhàn)略分析[J];世界科技研究與發(fā)展;2009年05期

2 李秀林,李整林,李風(fēng)華,彭朝暉;淺海水平縱向相關(guān)與海底參數(shù)反演[J];自然科學(xué)進(jìn)展;2005年01期

3 李風(fēng)華,張仁和;由脈沖波形與傳播損失反演海底聲速與衰減系數(shù)[J];聲學(xué)學(xué)報(bào);2000年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 楊坤德;水聲信號(hào)的匹配場(chǎng)處理技術(shù)研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 付金山;海底參數(shù)反演技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2704706