南海海温年际变化的均方差分析

利用新的SODA海表温废资料,研究了2002～2007年南海表层水温（SST）的均方差特征,探讨其对声速变化的影响。分析结果表明：在所选取的南海海域中,南海SST均方差随季节和纬度都有所变化,整个南海SST均方差值变化范围为1—6。1～3月高于18°N海域,海温年际变化较大,基本接近4．低于18°N海域均方差值随月份减弱;4～6月南海海域海温年际变化小,随月份和纬度增大而略微增大;7~9月海温变化不明显,基本保持同样的变化趋势;10～12月在高于12°N附近海域,海温均方差值先变小,到12月份又开始增大,低于120N附近海域,均方差值保持在1左右变化。南海海表声速较大,但随季节变化不明显,夏、秋两季比春、冬两季较高。     

印度洋中北部声速剖面结构的时空变化及其物理机理研究

海洋的声速结构对水下声传播有重要影响,在印度洋中北部复杂多变的海洋物理和水文环境中, 获取声速剖面的时空统计分布规律对水下目标探测和水下声通信有重要意义. 由于垂直梯度法在声速结构分析中的局限性及其在印度洋中北部海域的适用性问题, 采用多元统计分析中的最优分割法对声速跃层进行分析,并应用最近10年的地转海洋学实时观测阵 数据对印度洋中北部海域声速剖面的特征量进行了计算,获得了声速跃层的垂直结构特征和时空变化规律; 还利用经验正交函数(EOF)表示方法,分析了印度洋中北部声速剖面拟合精度随EOF阶次的分布特点. 根据印度洋的海洋物理特征,揭示了声速剖面特征量时空演变的内在物理机理.研究结果表明: 最优分割法是适合印度洋声速结构的跃层判断方法,并提出了相应的判断准则参数; 声速剖面拟合精度随EOF阶次变化的区域性分布特征较明显,其季节性变化较小; 印度洋中北部的深海声道轴只在5°S以南明显存在,在15°S---25°S 附近海域存在三个跃层;印度洋中北部声速剖面结构可分为单跃层、双跃层Ⅰ型、 双跃层Ⅱ型和三跃层四种类型以及春夏秋冬四个季节模态. 声速剖面的分析结果对于水声传播和声纳系统的使用具有一定参考意义.     

浅海中水平线列阵深度对匹配场定位性能的影响

以浅海声传播模型为基础,通过计算机仿真观察到以下物理现象：浅海中海底水平线列阵的匹配场定位性能优于其他深度水平线列阵.利用简正波建模方法揭示了这一现象的物理机理.按照简正波理论,各号模式的形状是海水深度的函数.通过比较不同深度上各号模式幅度的变化,发现海底模式幅值接近零的模式号数明显小于其他深度.这说明海底水平线列阵可以对更多号模式进行采样,进而获得更多的目标声源信息,取得更好的匹配场定位效果. 关键词： 水平线列阵 匹配场定位 基阵深度     

一种基于单水听器宽带信号自相关函数的水下目标定位稳健方法

在浅海波导中, 未知声源的本征声线相对到达时延估计是非常困难的. 声源位置在邻域内变化和声速剖面扰动对本征声线相对达到时延的影响是类似的. 基于这种思想, 提出了基于单水听器宽带信号自相关函数的水下目标定位稳健方法. 通过设计邻域位置约束, 构造加权函数, 将宽带信号自相关函数包含的交叉干扰峰值转化为能够改善目标定位性能的有用信息. 该方法不仅不需要估计本征声线的相对到达时延, 而且对搜索网格失配和环境参数失配具有相当的宽容性. 利用典型浅海环境下的仿真数据和海上实验数据(Shallow Water 2006 experiments)对所提出方法的有效性进行了验证.     

Investigation of long-range sound propagation in surface ducts

Understanding the effect of source-receiver geometry on sound propagation in surface ducts can improve the performance of near-surface sonar in deep water. The Lloyd-mirror and normal mode theories are used to analyze the features of surface-duct propagation in this paper. Firstly, according to the Lloyd-mirror theory, a shallow point source generates directional lobes, whose grazing angles are determined by the source depth and frequency. By assuming a part of the first lobe to be just trapped in the surface duct, a method to calculate the minimum cutoff frequency （MCF） is obtained. The presented method is source depth dependent and thus is helpful for determining the working depth for sonar. Secondly, it is found that under certain environments there exists a layer of low transmission loss （TL） in the surface duct, whose thickness is related to the source geometry and can be calculated by the Lloyd-mirror method. The receiver should be placed in this layer to minimize the TL. Finally, the arrival angle on a vertical linear array （VLA） in the surface duct is analyzed based on normal mode theory, which provides a priori knowledge of the beam direction of passive sonar.     

一种水平变化波导中匹配场定位的虚拟时反实现方法

在水平变化波导中,匹配场被动定位的计算量非常大,严重阻碍了其工程应用.本文提出了一种水平变化波导中匹配场定位的虚拟时反实现方法,其抛物方程模型计算网格总数远小于匹配场处理,从而大大减小计算代价.与匹配场处理不同,虚拟时反实现方法是一个利用介质互易性和叠加性的后向传输过程.通过在各水听器位置放置虚拟声源,并在搜索区域产生相应的模糊平面,对各个模糊平面进行相应加权求和,获得的定位模糊平面.利用地中海浅海实验数据验证了虚拟时反实现方法的快速性能.     

创新不辍、育才不倦,一片丹心献中华——贺马远良院士八十五华诞

<正>2023年7月15日是马远良先生八十五华诞。马远良先生是西北工业大学教授、博士生导师、我国水声工程与信息领域的著名科学家、中国工程院院士。他主持创立了我国水中兵器学科第一个博士学科点和博士后流动站,在水中兵器领域培养了我国第一位博士、在水声工程领域培养了一大批卓越的中青年才俊。他在水声工程、信号与信息处理、海上超视距通信等领域成绩斐然,     

鲲鹏声鸣惊大海 桃李芬芳铸华章——贺马远良院士八十华诞

正2018年7月15日是马远良先生八十华诞。马远良先生是西北工业大学教授、我国水声工程与信息领域的著名科学家、中国工程院院士。他创建了我国水中兵器学科第一个博士学科点和博士后流动站,在水中兵器领域培养了我国第一位博士、在水声工程领域培养了一批卓越的中青年才俊。他在水声工程和水声信号处理领域成绩斐然,研制成功中国第一部航空吊放声呐和多型重大国防装备,是我国航空吊放声呐领域的开拓者和奠基人。他提出的声呐体积阵     

基于扇区特征向量约束的稳健自适应匹配场处理器

自适应匹配场处理可以获得较高的定位精度和旁瓣抑制性能,但需要精确计算的拷贝场向量和参数搜索空间内的精细采样,这为自适应匹配场在实际复杂海洋环境中的实时应用造成了困难。本文提出了一种新的稳健自适应匹配场处理算法,用以同时克服环境参数失配和实时搜索计算量大这两个问题。新算法集成了邻点位置约束、环境扰动约束和扇区聚焦约束等三种自适应匹配场处理器的优点,采用扇区与环境扰动双重约束,不仅对环境参数失配更具宽容性,而且可确保目标位于扇区内的任何点时,主瓣增益损失较小。典型浅海环境下的数值仿真和实测数据分析表明,该算法在一定的环境失配条件下不仅能有效地检测定位目标,还能实现距离/深度平面内的大扇区目标搜索,可大大减小实时运算量。     

联合简正波水波和底波频散特性的贝叶斯地声参数反演

大多数基于浅海简正波模态频散数据的地声参数反演方法无法对深层底质声学参数进行可靠估计,究其原因是仅利用了简正波水波频散特征,忽略了与深层底质声学参数密切相关的底波频散特征,因此,本文在分析了包含水波和底波的浅海宽带数据的基础上,结合底波频散特征对深层底质声学参数变化更加敏感的物理特性,实现了基于完整简正波频散特性的贝叶斯地声参数反演,并针对简正波宽带声场模型计算复杂度较高的现实问题,利用变分贝叶斯蒙特卡罗方法的推断优势,完成了未知参数的可靠估计和快速后验分析.仿真和海上实验结果表明:联合简正波水波和底波频散特征数据的贝叶斯地声参数反演,不仅可以有效估计深层底质声学参数,而且降低了其他相关环境参数的估计不确定性.