簡(jiǎn)正波方法是一種適用于淺海低頻情況下的聲場(chǎng)計(jì)算方法,具有計(jì)算速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)。匹配場(chǎng)處理(matched field processing: MFP)[11][12]和匹配簡(jiǎn)正波處理(matched mode processing:MMP)通常需要準(zhǔn)確的先驗(yàn)信息(聲速剖面、海底參數(shù)等),然而其對(duì)環(huán)境信息所需求的精確度往往是難以獲得的。所以,在沒(méi)有任何先驗(yàn)信息的條件下,對(duì)簡(jiǎn)正波分離技術(shù)的研究是十分必要的。本文探討并驗(yàn)證了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)聲簡(jiǎn)正波分離方法,該方法結(jié)合聲場(chǎng)簡(jiǎn)正波理論和奇異值分解(singular value decomposition: SVD)理論,在未知任何先驗(yàn)信息(水體的聲速剖面以及海底參數(shù)等)的條件下,應(yīng)用SVD分解提取簡(jiǎn)正波本征函數(shù)。本文首先介紹了聲場(chǎng)簡(jiǎn)正波理論和利用SVD分解提取簡(jiǎn)正波本征函數(shù)的基本原理;然后應(yīng)用Matlab[26]和聲場(chǎng)計(jì)算軟件Kraken進(jìn)行數(shù)值模擬,并與Kraken計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,討論了頻率、帶寬、采樣間隔、傳播距離等參數(shù)對(duì)分離結(jié)果的影響,詳細(xì)給出了分離條件;并對(duì)2005黃海聲場(chǎng)起伏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理,得到簡(jiǎn)正波垂直分布的時(shí)間起伏,在一定程度上... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)海洋大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：52 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

含有界面的有限差分網(wǎng)格

為了讓(2-29)式中的矩陣 F 對(duì)應(yīng)于 SVD 中的矩陣 V, 必須滿足 FF ≈中 Id 為單位陣，即矩陣 F 的列向量互相正交：*0( ( ) ( ))*1 1f f n j m jN N i k f k f rnj mj nmj jfeF FNδ = =∑ = ∑ ≈為了使聲壓矩陣 P 的每一列都有相同的權(quán)重，我們對(duì)聲壓矩陣 P 的每幅度歸一化處理，這樣聲壓場(chǎng)的傳播損失項(xiàng)被除去，（2-33）式的正交條件=nmD0Re[( ( ) ( )]*1 1f f n j m jN N i k f k f rnj mj nmj jfeF FNδ = =∑ = ∑ ≈定義參數(shù)：0max max min min{[ ( ) ( )] [ ( ) ( )]}2rot n m n mrn k f k f k f k fπ= 當(dāng)參數(shù)rotn 足夠大時(shí)， FF 的非對(duì)角線元素非常小，（2-34）式近似成立的值與參數(shù)rotn 滿足下圖[8]的關(guān)系：

3g / cm，海底吸聲系數(shù)0.2dB / λ，垂直采樣間隔1m。圖3-1是聲源中心頻率為200hz，帶寬為30hz，聲源深度為 50m，采樣間隔為 0.1hz，傳播距離為 70km 時(shí)，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法分離出的簡(jiǎn)正波本征函數(shù)與 kraken 計(jì)算結(jié)果的比較。圖 3-1 數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法分離與 kraken 計(jì)算得到的簡(jiǎn)正波本征函數(shù)比較上圖中從左到右，分別為 1 號(hào)、3 號(hào)、5 號(hào)、7 號(hào)、9 號(hào)、8 號(hào)、6 號(hào)、10 號(hào)、4 號(hào)、11 號(hào)簡(jiǎn)正波的本征函數(shù)，可以看出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法分離出的簡(jiǎn)正波本征函數(shù)


本文編號(hào)：2945200