复杂海洋环境中的快速单模发射技术研究

单模发射即声场中单个简正波的激发，有着广阔的应用前景。本项目针对单模发射技术在复杂海洋环境中的应用问题，以提高单模声场的含量和适应声场环境的时变性为研究目标，提出基于声场格林函数矩阵的简正波本征函数实时准确获取技术以及估计和自适应控制交替进行的单模闭环反馈控制技术。项目预期将实现复杂海洋环境中的快速单模发射，并进行海上试验验证。项目的研究成果对于单模在水声物理研究中的应用具有重要意义，可以为单模声场获取简正波散射矩阵和传播矩阵，并以此研究声波与海洋中诸如内波、峰面、涡漩、波浪等时变现象的相互作用提供基础性理论支撑。

在分层海洋中，远距离声场可以表示为一组离散简正波的叠加。单模发射是指声场中单个简正波（即单模）的激发，单模具有辐射能量利用率高、传播损失低、避免多途干扰和抑制混响等优点，有广阔的应用前景。本项目针对复杂海洋环境中的单模发射问题，研究了简正波本征函数准确获取技术、时变环境下的单模发射控制算法并进行了时变环境下的浅海单模发射的实验验证。实验结果表明，新的算法可以适应海上复杂的实验环境，发射控制过程的收敛时间由几十秒提高到几秒的量级，单模含量可以控制在95%以上，为单模发射在水声物理中的应用奠定了坚实基础。在单模发射技术的基础上，我们可以研究浅海混响、内波以及海底反演等很多物理现象，具有重要的科学意义。本项目所取得的成果主要是3篇SCI论文，其中两篇同时被EI检索。3篇论文分别发表在《Journal of Acoustical Society of America》以及《Journal of Computational Acoustics》上，并均注明了基金资助情况。