淺海海底參數(shù)反演方法研究.pdf

1、淺海環(huán)境下，海底聲學(xué)參數(shù)會(huì)對(duì)聲傳播產(chǎn)生重要影響，有效獲取淺海環(huán)境下的海底聲學(xué)參數(shù)對(duì)了解水聲傳播規(guī)律，掌握水聲信道的響應(yīng)特性均有重要意義，因此對(duì)海底參數(shù)的獲取一直是水聲研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。傳統(tǒng)對(duì)海底聲學(xué)參數(shù)的直接測量都非常耗時(shí)費(fèi)力，而海洋聲反演方法能夠利用接收基陣得到的聲場信息，通過反演得出海底聲學(xué)參數(shù)。本文針對(duì)淺海環(huán)境下的海底參數(shù)（沉積層聲速、沉積層密度、沉積層衰減）反演問題展開研究，分別基于射線聲學(xué)理論和簡正波理論研究了對(duì)海底沉積層中

2、三類參數(shù)的反演方法。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)海底具有一層液態(tài)沉積層時(shí)的海洋環(huán)境，分別采用射線理論模型和簡正波理論給出正演模型。在利用射線聲學(xué)理論的建模中，主要研究了淺海環(huán)境下對(duì)本征聲線搜索和對(duì)聲傳播時(shí)間計(jì)算；在利用簡正波理論的建模中，主要研究對(duì)淺海環(huán)境下頻散特性的計(jì)算。并分別利用兩種理論進(jìn)行了對(duì)時(shí)域波形預(yù)報(bào)方法的研究。⑵對(duì)優(yōu)化算法進(jìn)行研究，通過對(duì)遺傳算法和量子粒子群算法進(jìn)行研究對(duì)比，仿真結(jié)果表明，量子粒子群在求解一些復(fù)雜函

3、數(shù)的最優(yōu)解時(shí)能快速收斂，算法更簡單，收斂速度更快，性能更穩(wěn)定，精度也略高。⑶分別進(jìn)行了基于射線聲學(xué)理論和簡正波理論的海底參數(shù)反演仿真，其中利用射線聲學(xué)理論的反演方法選取時(shí)域波形作為正演模型；基于簡正波理論的反演方法選取頻散曲線作為正演模型；并分別為兩種方法建立了合適的代價(jià)函數(shù)。仿真反演的計(jì)算結(jié)果與理論計(jì)算值相比基本一致，證明了本文所研究的海底參數(shù)反演方法在理論的可行性。⑷利用海上實(shí)測數(shù)據(jù)，對(duì)上述兩種反演方法進(jìn)行驗(yàn)證，并利用量子粒子群算法