垂直阵的海底参数反演研究

论文摘要

地声学研究的主要内容是:通过对海底沉积物的各种实验、观测手段,开展现场调查和实验、理论研究,建立起在不同区域适用的海底地声学模型,并确定海底沉积物声学参数和力学参数以及其他物理参数之间的内在关系,从而实现用声学方法对海底沉积物的地质构造及地质属性进行测绘和分类识别。鉴于海底环境的复杂性,通过海底取样分析或现场测量的方法来获取海底地声参数,要耗费大量的人力和物力,而且采集到的样品由于脱离了原生态的海底,它的压力、温度等物理力学等参数会发生变化。反演的方法是根据假设的模型,从测量得到的声场分布情况反推海底分层介质的特征。本文对松花湖实验数据进行了多途时延估计,并与正演计算得到的时延值相匹配,来建立反演的理论模型,并依据此理论模型构造了用于计算湖底地声参数的矛盾方程组,并用遗传算法工具箱对方程组进行了求解。通过大量的优化计算给出了具体的参数值,并对结果作了分析。本文绘制了声线轨迹和声线经海底传播的示意图,对遗传算法工具箱作了简要介绍。

论文目录

• 摘要
• АБСТРАКТ
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 海底对声传播的影响及海底声学参数的获取
• 1.2.1 海底对声传播的影响
• 1.2.2 海底声学参数的获取
• 1.3 本文的主要工作和内容
• 第2章 基于射线模型的声传播理论
• 2.1 射线理论基础
• 2.1.1 射线声学的基本方程
• 2.1.2 声波的射线近似条件
• 2.1.3 声线轨迹及传播时间
• 2.2 多途信道模型
• 2.2.1 物理模型
• 2.2.2 信道模型结构及特点
• 2.2.3 声场参数的计算
• 2.3 本征声线搜索
• 2.3.1 本征声线的描述
• 2.3.2 本征声线搜索算法
• 2.4 本章小结
• 第3章 遗传算法
• 3.1 GA的基本概念
• 3.2 模式定理
• 3.2.1 模式及模式的阶和定义距
• 3.2.2 模式定理及积木块假设
• 3.3 MTLAB遗传算法工具箱
• 3.3.1 工具箱结构
• 3.3.2 GA工具箱gatbx应用举例
• 3.4 本章小结
• 第4章 垂直阵的参数反演
• 4.1 仿真计算
• 4.1.1 环境模型
• 4.1.2 声场计算
• 4.1.3 代价函数与反演
• 4.2 松花湖实验简介
• 4.2.1 实验设备布设
• 4.2.2 实验所用仪器
• 4.2.3 实验数据记录
• 4.3 多途时延估计
• 4.3.1 互相关法
• 4.3.2 WRELAX算法
• 4.3.3 时延估计结果
• 4.4 反演计算
• 4.5 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