【摘要】：目前人類所知唯一能在水下遠距離傳播的能量形式是聲波。海底沉積物的聲速、密度、衰減系數(shù)、分層結構等聲參數(shù)是淺海聲場數(shù)值預報、匹配場定位、潛艇沉底隱蔽地點選擇等應用中所必需的參數(shù)。關于海底聲學特性研究已成為我國國防部門的重要課題。另外，，海底聲參數(shù)也是海底施工、海洋礦產(chǎn)資源、海洋油氣平臺、港口碼頭建設、漁業(yè)資源、專屬經(jīng)濟區(qū)界定等領域所必不可少的信息。本文針對海底聲參數(shù)反演問題，進行反演算法研究和海試海底聲參數(shù)反演應用及其底質類型識別應用研究。 本文綜合了層剝法和大域優(yōu)化算法的特點，提出海底聲參數(shù)復合反演方法：采用層剝法反演海底聲阻抗剖面，由海底聲阻抗剖面結合Hamilton經(jīng)驗公式分離海底聲速、密度剖面；利用不同深度界面的回波頻譜分析提取衰減系數(shù)剖面。獲得海底聲參數(shù)分布的初始估計值，建立優(yōu)化算法的初始模型。在已建立初始模型的基礎上，采用大域優(yōu)化算法(如遺傳算法)獲得海底聲參數(shù)的最優(yōu)解。該方法克服了大域優(yōu)化算法中初始模型先驗性的缺點，基于實驗數(shù)據(jù)建立初始模型并最優(yōu)。在層剝反演聲阻抗剖面的步驟中，為了得到合理正確的沖激響應序列，提出復合判據(jù)和分段抽取、平滑接續(xù)算法。在大域優(yōu)化算法正演海底回波步驟中，給出了介質模型包含衰減的正演算法。 海底聲參數(shù)反演研究及應用 海底回波信號分為相干分量和非相干分量，回波中的相干分量是反射信號和 散射信號中的相干成分的貢獻，而回波的非相干分量是散射信號的貢獻。利用相 干分量反演等效海底聲阻抗，不同海底底質類型對相干分量的貢獻不同，反映在 聲阻抗剖面上存在不同信息，相干分量反演可以獲得穩(wěn)定的聲阻抗值的反演結果， 結合Hamilton經(jīng)驗公式分離聲速、密度。為了獲取并驗證適用的海底聲參數(shù)反演 方法，分別在2001年9月和2002年8月在黃海的7個站位進行了海底聲參數(shù)實 驗，采用柱狀重力管進行采樣，在5個站位獲得了有效的海底沉積物采樣，實驗 室內分析樣本聲參數(shù)用作反演結果比對。在2002年的0206項目綜合海試的第一 個航次中，進行了南海實驗，獲得部分海底實驗數(shù)據(jù)。應用分段抽取、平滑接續(xù)、 復合判據(jù)的求解海底沖激響應的方法反演海底聲參數(shù)。實現(xiàn)海底10一20米深度較 高分辨率(25一30cm量級)、較高精度(表層誤差小于9%)的海底聲阻抗剖面/聲 速剖面/密度剖面的反演。 海底聲參數(shù)反演結果可以用作海底底質類型辨識;除此之外，利用小波分析 多分辨率的特點，提取了海底聲阻抗剖面起伏特征的一個特征量，可以區(qū)分砂質、 粘土底質類型。
【圖文】：

圖292002年8月黃海實驗海區(qū)站位及海底底質類型分布表32002年8月黃海實驗站位、水深列表站位號站位地址GPS水深(m)戶O八曰OJqo仄JS11Q口勺了Q口q

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