二维海洋声学层析方法研究

The water column sound speed field (SSF) has a significant effect on sound propagation. Except direct measurement, acoustic tomography is an important supplementary meathod to get the SSP. The existed acoustic tomography is useful for the range-independent environment. In south china sea, there are many dynamical process and the water depth is also vary largely in range, which make the one-dimensional acoustic tomography can not meet the requriments. The two dimensional acoustic tomography is investigated in this project, which includes three aspects: the effects of the two dimensional SSF on the acoustic signal, the two dimensional acoustic tomography scheme, and the validation.

海水声速是计算声场的重要海洋环境声学参数。除直接测量外，海洋声学层析是获取海水声速剖面的重要途径。现有方法主要针对水平不变海洋环境的一维海洋声学层析。在大陆架海区，海深变化大，海水声速剖面空间变化剧烈，一维海洋声学层析无法满足要求。本项目拟对二维海洋声学层析方法进行探索研究。一方面，针对典型水平变化海洋环境，研究二维海洋声学层析中所需声学特征量及其提取方法。另一方面，为减少待反演参数，研究典型水平变化海洋环境海水声速剖面的有效表示方法。在此基础上，建立二维海洋声学层析方法，并进行数值模拟和实验验证。

海水声速是计算声场的重要海洋环境声学参数。除直接测量外，海洋声学层析是获取海水声速剖面的重要途径。对一些离岸远距离布设的水下声学系统，不可能进行随时现场测量，而声学反演技术则可为其长期工作提供大范围的水体环境信息，提高其工作性能。在本课题的资助下，本课题研究了海水声速剖面的有效表达和海洋声学层析方法。进一步验证了基于水平阵的一维海洋声学层析方法，在此基础上，研究了对海水声速剖面敏感的声学特征量提取方法和海水声速剖面的有效表达方法，实现了基于集合卡尔曼滤波的快速反演算法，建立了斜坡海区的二维海洋声学层析算法，开展了两次海洋声学层析实验，对所建海洋声学层析算法进行了实验数据验证。发表期刊论文5篇，会议论文3篇。