基于经验正交函数分解的声速剖面重构及软件实现

论文摘要

声速剖面对水下声传播有着重要影响,对于一个声纳系统的设计而言,更需要知道其水域内声速分布。总之,声速剖面在水声学研究中起着至关重要的作用。本文对大量已有的历史水文数据进行了归纳、整理,形成不同海域的历史水文数据库,并对这些历史数据进行经验正交分解,得到特征值对应的特征向量,然后算出经验正交函数（EOF:Empirical Orthogonal Function）的系数,最后结合实测深度及声速重构出声速剖面。论文着重研究了如何选取实测深度及其对应的声速来重构声速剖面的问题,论证了使得均方根误差最小的选取深度的原则,对不同环境下的声速剖面重构结果进行了系统的分析。论文中采用的重构声速剖面的方法经大量的仿真实验进行了验证,并且具有计算速度快,精度高,性能稳定等优点。算法采用C语言编程,通过VC++实现声速剖面重构软件,软件中包括传播损失计算,电子海图,海底参数反演等功能,形成完整的声场计算软件。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 立题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第2章 基于经验正交分解的声速剖面重构原理
• 2.1 经验正交函数在实际问题中的应用
• 2.2 基于EOF方法反演声速剖面的可行性
• 2.3 基于EOF的声速剖面重构原理
• 2.3.1 影响声速剖面的环境因素
• 2.3.2 声速剖面的经验正交函数表示
• 2.4 误差计算
• 2.5 本章小结
• 第3章 声速剖面重构研究
• 3.1 历史水文数据处理
• 3.1.1 声速数据的分类及插值处理
• 3.1.2 数据的经验正交分解及求解EOF系数
• 3.2 声速剖面重构结果
• 3.2.1 基于典型海域水文数据重构的声速剖面
• 3.2.2 基于特殊海域水文数据重构的声速剖面
• 3.3 优化声速剖面重构结果及论证
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于声速剖面重构的声场计算软件
• 4.1 声场计算软件概述
• 4.2 声速剖面重构软件
• 4.2.1 历史环境参数设置及数据库管理
• 4.2.2 声速设置模式
• 4.2.3 声速剖面重构及显示
• 4.3 传播损失计算软件
• 4.4 电子海图显示软件
• 4.5 海底参数反演软件及正算软件
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢