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共有20条相似文献,以下是第1-20项 搜索用时 203 毫秒

1.  利用海底反射信号进行地声参数反演的方法  被引次数:4
   杨坤德  马远良《物理学报》,2009年第58卷第3期
   针对现有反演方法的缺点,提出了一种基于海底反射信号的地声参数高分辨反演方法.它利用短距离声源在不同深度上发射宽带线性调频信号,采用垂直阵进行接收,首先通过匹配滤波方法提取多径到达信息,然后利用海底反射损失曲线,反演海底表层的声速和密度,最后利用浅底层反射信号估计沉积层参数.由于海水中直达波受到内波的强烈影响,选择海底表面反射作为参考,用以可靠地计算浅底层反射的相对到达时间和幅度,从而估计出沉积层的厚度、速度和衰减系数.通过海上实验,验证了利用浅底层反射信号反演参数的有效性. 关键词: 海底参数 反演 浅底层反射信号    

2.  浅海空气声入水传播特性分析  
   孙炳文  郭圣明  胡兵  才振华《声学学报》,2015年第2期
   结合射线和波数谱积分方法,对空气声入水传播途径进行了分析,利用海上试验数据进行了比较检验。结果表明,在浅海环境中,对水下声场有主要贡献的空气声入水传播途径,主要是透射穿过海面边界的折射直达声以及后续的海底反射声途径,其中折射直达声途径的贡献主要集中在声源正下方附近区域,当距离较远时,由于声线扩展损失效应以及直达声影区两方面的限制,折射直达声传播损失显著增加,对接收声场起主要贡献的是可以到达更远水平距离上的海底反射声,包括海底海面多次反射声。    

3.  强非线性时间演化声速剖面的序贯反演  
   苏林  任群言  庞立臣  郭圣明  马力《声学学报》,2019年第4期
   受海面波浪起伏、降雨和内波等海洋动力学过程的影响,浅水声速剖面的时间演化具有高度非线性,针对该问题提出使用改进的粒子滤波方法进行声速剖面序贯反演.该方法通过建立声速剖面的经验正交模型(EOF)以及描述声速剖面时间演化特征的状态空间模型,将声速剖面反演问题建模为状态跟踪问题,利用不敏粒子滤波(UPF:Uncented Particle Filter)算法进行声速剖面序贯反演。仿真试验通过实测声速剖面数据和先验地声参数信息产生接收声场数据,再利用模拟声场数据估计声速剖面的时间变化.结果表明,相比于集合卡尔曼滤波(EnKF:Ensemble Kalman Filter),在计算效率等同的情形下,该方法可以在状态参数的时间跳变点保持良好的跟踪性能,一定程度上克服了现有反演算法在跳变点发散的问题,可以有效提高声速剖面反演精度,尤其在声速剖面时变性较强时具有显著优势.    

4.  深海大深度声传播特性及直达声区水下声源距离估计  
   王梦圆  李整林  吴双林  秦继兴  余炎欣《声学学报》,2019年第5期
   深海大深度声传播特性对在深海近海底进行水声目标探测和定位具有重要意义。利用一次南海中南部深海不完全声道中的脉冲声传播实验数据,分析了海底附近大深度声传播损失及脉冲多途传播特性,并根据直达波和海底-海面反射波的时延差与收发距离的关系,提出一种利用深海直达声区脉冲多途到达时间进行水下声源距离估计的方法。结果表明:当接收器深度位于南海深海海底附近而声源深度较浅时,直达声区水平宽度可达30 km,传播损失相对影区来说较小,有利于水下声源探测;直达声区的直达波与海底-海面反射波的到达时延差随着收发距离的增大单调减小,可被用于水下声源距离估计。得到水下声源的距离估计结果与实验GPS测量结果较为一致,距离估计均方误差为0.28 km。    

5.  浅海负跃层条件下的warping变换宽带无源测距方法  
   王冬  郭良浩  刘建军《声学学报》,2019年第2期
   夏季浅海波导中常常存在强烈的负跃层,研究warping变换无源测距在这种水文条件下的使用方法具有重要的应用价值。对于上发上收、上发下收和跃层强度较小时下发下收的情况,海面海底反射类简正波对声场起主要作用,可以对接收信号的自相关函数进行时域warping变换,利用特征频率匹配的方法进行无源测距。而对于跃层强度较大时下发下收的情况,水体折射-海底反射类简正波对声场起主要贡献,可以对接收信号的自相关函数进行频域β-warping变换进行无源测距。并且能在事先获得粗略的水体声速剖面参数的情况下,通过设置一个已知距离的引导声源,那么即使估计得到的波导不变量存在一定误差,实际测距结果也可以与真实距离符合得较好。利用warping变换对一次夏季浅海实验接收到的目标发出的宽带信号进行无源测距,估计距离与真实距离符合较好,相对误差在20%以内。    

6.  声强谱频移补偿的波导不变量和距离估计方法  被引次数:1
   任云  戚聿波  周士弘  李整林《声学学报》,2014年第3期
   基于声强的距离一频率干涉结构,利用对水平阵不同阵元信号的声强谱进行频移补偿的方法估计波导不变量和距离。在波导不变量和距离其中一项已知的情况下,可以通过该方法估计另外一项。利用2011年12月北黄海水声实验中拖曳声源发射和海底水平阵接收的线性调频信号,通过上述方法估计了不同距离处的波导不变量。结果显示波导不变量的估计值在0.8到1.2之间变化,其均值与利用实测海洋环境计算的理论值符合良好。同时,利用相同的信号和波导不变量的理论计算值,通过上述方法在不同时刻进行距离估计,结果与GPS测量距离基本一致。    

7.  一种基于模态匹配的浅海波导中宽带脉冲声源的被动测距方法  
   李晓曼  张明辉  张海刚  朴胜春  刘亚琴  周建波《物理学报》,2017年第66卷第9期
   针对浅海波导中宽带脉冲声源的被动测距问题,本文在模态匹配和匹配场处理定位方法的基础上,提出了一种适用于具有液态半无限空间海底的浅海波导中声源的单水听器被动测距方法.利用warping变换可以对脉冲声源接收信号的各阶简正波实现有效分离,由此得到各阶简正波的频域信号.海底相移参数是描述海底地声参数的一个重要参量,包含了海底地声参数信息,而各阶简正波的水平波数可以通过含有海底相移参数的表达式来表达.此外,由于声速剖面对简正波的各阶水平波数具有相近的影响,因此通过对任意两阶简正波进行联合处理,可以近似消除声速剖面对简正波水平波数差的影响.任意两阶简正波的水平波数差只近似用于海底相移参数、海深以及波导中平均声速三个参数有关,可以简单、快速地计算相应拷贝场,然后通过建立代价函数并对简正波模态进行匹配,可以实现对水下脉冲声源的被动测距.与传统的模态匹配定位方法相比,本文提出的方法既不需要使用水听器阵,又可以简单、快速地计算出拷贝场.数值仿真和海上实验数据处理结果的测距误差都在10%以内,证明了该方法的有效性.    

8.  浅海波导界面对点源振速方向的影响  
   李家亮  林建恒  郭圣明  衣雪娟《应用声学》,2015年第34卷第3期
   采用“虚源法”分析计算了浅海波导环境中接收点处点源总振速方向与水平面夹角,侧重讨论确定性界面反射对总振速方向的影响。研究结果表明:总振速方向和接收点与声源的水平距离、两者深度,海底、海面特性以及声速剖面等有关。在等声速均匀浅海波导中,由于确定性界面反射的影响,当直达声掠射角为1°~50°时,合成总振速方向偏离直达声方向达1.5°~10.5°,声速剖面呈负梯度时,偏离程度更甚.    

9.  基于矢量水听器的深海直达波区域声传播特性及其应用  
   孙梅  周士弘  李整林《物理学报》,2016年第65卷第9期
   对于深海近水面声源产生的声场, 处于较大深度处的接收器在一定水平距离范围内能接收到直达波. 2014年在某深海海域进行的水声考察实验中, 应用深度为140 m的拖曳声源发射实验信号, 布放在水下3146 m深处的矢量水听器成功地接收到了直达波信号. 本文应用射线理论, 分析了深海直达波区域声场的传播特性, 得出了水平振速与垂直振速的传播损失与声线到达接收点处的掠射角以及收发水平距离之间的关系. 在以上分析的基础上, 提出了一种利用水平振速与垂直振速的能量差估计声源距离的方法, 并结合2014年实验数据对实验中两条航线上8 km范围内的目标声源进行了测距, 测距结果与目标的GPS数据符合得较好.    

10.  浅海波导中低频声场干涉简正模态的判别  
   孟瑞洁  周士弘  李风华  戚聿波《物理学报》,2019年第13期
   浅海波导中,低频宽带声场中干涉简正模特性可用于声源定位和环境参数反演,然而实际应用中由于存在声源位置不确知、某些简正模激发较弱、模型参数选取失配等因素的制约,导致干涉简正模阶数的判别存在问题.结合水平线列阵应用,根据阵列接收信号中干涉简正模成分的波束输出角度与距离无关但与干涉简正模阶数和频率相关的波导固有频散特性,提出了一种基于阵元域接收信号自相关函数WARPING变换过滤干涉简正模,进而对其波束输出角度进行模基匹配判别简正模阶数的方法.利用2011年北黄海海域声学实验中坐底布放的32元水平线列阵接收的爆炸声脉冲信号,对方法进行了验证.并由仿真数据分析了声速剖面、海底参数和水深等参数失配及信噪比对方法性能的影响.结果表明水深变化14%以上对干涉简正模波束输出角度的提取值影响最大,可引起方法失效;声速剖面和海底参数在一定失配范围内对方法性能的影响可忽略;方法要求单阵元信噪比大于2 dB.    

11.  能量加权时间特征用于浅海声源深度类型判别  
   于梦枭  周士弘《应用声学》,2020年第39卷第5期
   针对浅海水面与水下低频宽带脉冲声源深度类型判别问题,提出了一种水平线列阵接收时利用能量加权到达时间特征判别声源深度类型的方法,并给出了工作频段选择的方法。该方法在脉冲宽度内以能量作为权值,对到达时间加权平均,将时间加权平均值与脉冲到达接收阵初始时间值的差值作为评判量,定义合适的水面与水下声源深度界限后,将评判量与拷贝声场中深度界限对应阈值比较,实现声源深度类型判别。经仿真数据验证,方法在等声速、负梯度、温跃层水文环境下的近距离声场均可实现。分析了声源距离、声源方位、海深、水平阵接收深度及阵列孔径等参数对方法性能的影响,进一步分析了声源距离失配、海底纵波声速失配、海深失配时方法的鲁棒性。除海底纵波声速失配时的影响较大外,方法具有较好的鲁棒性。    

12.  利用多角度海底反向散射信号进行地声参数估计  
   周天  李海森  朱建军  魏玉阔《物理学报》,2014年第63卷第8期
   针对现有海底地声参数估计方法的不足,提出了利用相控参量阵浅地层剖面仪接收的多角度海底反向散射信号进行地声参数估计的方法. 首先利用正下方和斜入射方向上沉积层上、下表面的差频反向散射信号进行沉积层厚度和声速估计,然后利用正下方沉积层上、下表面两个不同频率的差频信号的反向散射信号估计沉积层衰减系数,最后利用正下方沉积层上表面原频反向散射信号估计沉积层阻抗,计算沉积层密度从而解决和声速的耦合性. 通过水池试验验证了该方法的有效性. 关键词: 地声参数估计 反向散射信号 多角度 参量阵    

13.  深海大深度声场垂直相关特性  
   李整林  董凡辰  胡治国  吴双林《物理学报》,2019年第13期
   深海声场垂直相关特性对提高垂直阵阵列增益和水下目标探测性能具有重要意义.基于2014年南中国海实验大跨度垂直阵接收的声信号,分析了深海直达区、影区和会聚区等不同距离下的大深度声场垂直相关特性,并使用射线理论解释了深海垂直相关随空间变化机理.在直达声区内,声场垂直相关半径几乎可以覆盖整个水深,且随着深度增加,直达声和海面反射声到达时间差增加,相关略有下降.在声影区内,声场能量主要来源为经一次海底反射和一到两次海面反射的声线,垂直相关整体偏低.第一会聚区内垂直相关系数随着接收深度的增加而周期性振荡,并且与声能量在深度上的分布具有相似结构,这是高声强区域两组反转声线在垂直方向上周期性干涉的结果.    

14.  一种基于模态域波束形成的水平阵被动目标深度估计  
   李鹏  章新华  付留芳  曾祥旭《物理学报》,2017年第66卷第8期
   水面水下目标分辨与识别一直是被动声呐探测领域的难题. 利用一种水平阵模态域波束形成算法获得已知方位目标声源的各阶模态强度,将其与不同深度的各阶参考模态强度进行匹配,最终实现了对声源的深度估计. 仿真结果表明,该算法可以在信噪比为-10 dB的情况下,用300 Hz带宽的信号样本,实现对声源深度的有效估计. 系统分析了不同参数和不同波导条件对该方法目标深度估计性能的影响. 其中,阵元数越多,模态样本数越多,计算频段越宽,方位估计精度越高,有效阵长越长,深度估计的性能越好. 阵元间距和波导深度的变化不会影响该方法的深度估计性能,并且该方法的深度估计性能在声速剖面、海底参数等波导条件存在扰动时具有鲁棒性.    

15.  斜坡海底波导中随机声源的信道盲解卷积  
   张雪冬  牛海强  吴立新《应用声学》,2020年第39卷第5期
   该文研究了在斜坡海底环境中,通过基于射线的盲解卷积(RBD)方法,利用随机声源发出的信号来估计信道响应(CIR)的有效性,并讨论了不同信噪比和海底坡度情况下,RBD估计到的CIR与CIR理论值的相关性,对2016年美国圣巴巴拉海峡实验进行了仿真验证。RBD方法通过宽带波束形成估计随机声源的相位,以得到声源和接收阵之间的CIR。仿真结果表明,斜坡海底情况下RBD方法仍能较为准确地估计信道的CIR,噪声和海底坡度的变化均会对RBD估计到的CIR的精确度产生一定的影响。在具有一定粗糙度的斜坡海底波导或存在海底山丘的波导中,RBD仍然可以对CIR进行有效估计。    

16.  不确定海洋声场中的检测性能损失环境敏感度度量  
   刘宗伟  孙超  杜金燕《物理学报》,2013年第62卷第6期
   现有的检测算法在实际的不确定海洋环境中会出现失配情况, 进而导致检测性能下降, 但是定量分析这种检测性能损失的工作却很少见, 因此本文定义了检测性能损失敏感度函数, 并给出了基于蒙特卡罗方法的计算方法.检测性能损失敏感度是一个表征海洋环境不确定度的物理量, 它反映了海洋参数变动和检测性能损失之间的关系.利用地中海某处海洋环境进行仿真, 针对各个海洋环境参数, 计算了全海域的检测性能敏感度. 结果表明: 1)检测性能损失呈现了很强的空间性, 在20 km处, 水面声速有4 m/s的变化下, 检测损失最小为1%, 而最大达到60%.声信道中的检测性能较为稳定, 其在远距离上更是如此; 2)各个海洋环境参数对检测性能损失有不同的影响, 水体声速剖面和第一层海底介质的声速和厚度是对检测性能影响最大的量; 3)环境参数敏感度呈现很强的频率特性, 海底底质参数包括底质厚度、密度和吸收系数等随着频率的升高对检测性能的损失影响变小. 关键词: 检测性能损失 环境敏感度 不确定海洋环境    

17.  采用拖曳线列阵的海洋声学参数联合反演方法研究  
   邱海宾  杨坤德  段睿《声学学报》,2011年第36卷第4期
   匹配场反演方法是快速获取海底声学参数的一种有效途径,但是其反映的是水体和海底空间变化环境的平均效果,对海底密度和衰减系数的敏感性较小,且在复杂海底环境下,不确定性明显增加.匹配场反演方法通常采用垂直阵来实现,其机动性较差,只能获得局部海区的环境参数.利用拖曳线列阵可以实现环境参数的走航式获取.提出了基于匹配场与反射损失联合反演的方法,利用其中之一的反演结果作为下一步反演的先验信息,敏感参数与不敏感参数多步反演,并逐步缩小了参数的优化空间.同时引入贝叶斯理论与蒙特卡罗方法对反演参数的后验概率密度进行分析,并利用反演结果的后验分布计算了传播损失随距离的概率分布.研究结果表明,联合反演方法对地声参数进行了更准确的反演,尤其是对海底声速反演效果提高明显.通过传播损失的概率分布发现,估计得到的海底参数用于声场预报时,误差较小.    

18.  利用简正波频散特征映射方法进行海洋环境参数反演  
   牛海强  何利  李整林  张仁和  南明星《声学学报》,2014年第1期
   浅海波导中传播的脉冲信号可以通过频散特征映射方法(warping变换)进行简正波的有效分离,这使得频散曲线的获取更加容易和准确.利用简正波频散特征映射方法分析2010年南海声层析实验中单个阵元接收的声学信号,有效分离出各号简正波,并进一步通过Wigner-Ville分布处理提取出波导中各号简正波的频散曲线.将提取的频散曲线与理论计算到达时差进行匹配,实现了利用单水听器信号的海洋环境参数反演.实验结果表明:将简正波分离与Wigner-Ville分布相结合可有效消除Wigner-Ville分布在估计多分量信号时的交叉干扰,提取的频散特征可很好地用于同时反演海水和海底声速剖面。为评价反演结果的有效性,对反演结果进行了后验概率分析,并将一小时内的海水声速剖面反演结果与温度链实测值作对比,二者符合较好.    

19.  基于虚拟时间反转镜的垂直阵舰船辐射噪声级测量方法  被引次数:1
   向龙凤  孙超  刘宗伟  杜金燕《声学学报》,2013年第1期
   研究了利用垂直阵测量舰船辐射噪声过程中因水声信道的多径效应对测量性能产生的影响,建立了基于声场模型的舰船辐射噪声测量的数学模型,推导了基于虚拟时间反转镜辐射噪声测量的理论公式,提出了一种基于虚拟时间反转镜技术的垂直阵舰船辐射噪声级测量方法。该方法首先采用基于波束积分的SCOOTER模型,根据海洋环境参数计算出辐射声源至测量水听器之间的信道传输函数,然后,用计算出的信道传输函数对接收信号做虚拟时反处理,以消除或减弱信道多径效应对接收信号的影响,从而提高舰船辐射噪声级测量精度。针对典型的浅海声信道,进行了计算机仿真试验。结果表明,该方法能有效地进行舰船宽带辐射噪声测量,当阵元个数满足一定要求时,测量得到的声源级与实际声源级相比,误差小于1 dB。    

20.  海底任意倾斜层的声速测量(T~2-X~2法的分析)  
   张叔英《声学学报》,1989年第3期
   海底地层声速的测量系统由地层剖面仪加一条拖曳水听器阵组成。在地层界面为任意倾斜的情况下,按照T~2-X~2法的原理对共深度点的回波数据进行计算是测量地层声速的基本方法。根据地层声速和阵移速度之间关系的一般表达式,结合对各界面的正射线的几何分析,导出了计算海底下各层声速的方程式,并且讨论了用简便的迭代法求解这些方程式的有关问题。用T~2-X~2法测量声速的误差主要来源于:回波时距曲线偏离理想的双曲线,水听器阵拖曳速度不稳定和回波到达时间的随机漂移。通过分析,得到了相应的误差估计公式。由此,也为正确决定测量系统的设计参数提供了依据。    

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