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持续变化的北极环境及极地声学研究新进展
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作者 黄海宁 殷敬伟 +5 位作者 杨燕明 刘崇磊 韩笑 张扬帆 文洪涛 朱广平 《声学学报》 北大核心 2025年第3期537-550,共14页
在全球变暖的大趋势下,北极海域气候环境和海洋环境持续变化,主要表现为海冰体量逐渐变少、夏季开阔海域面积逐渐扩大、多年冰持续减少、冰边缘区水文分层更加复杂等。在其影响下,北极海域水声环境也在发生持续的变化。论文从新时期北... 在全球变暖的大趋势下,北极海域气候环境和海洋环境持续变化,主要表现为海冰体量逐渐变少、夏季开阔海域面积逐渐扩大、多年冰持续减少、冰边缘区水文分层更加复杂等。在其影响下,北极海域水声环境也在发生持续的变化。论文从新时期北极海域的海冰、水文和海底等波导环境特性出发,综述了北极海域声传播特性、冰下噪声特性、冰区混响特性等方面的最新研究成果;并结合国内外开展的北极声学观测试验,重点介绍了水声环境效应综合观测、冰下水声通信导航以及冰层形态声学监测等方面的进展。最后对北极水声学研究进行了总结,并展望了未来发展趋势。 展开更多
关键词 北极水声学 冰下声传播 冰下噪声 冰下混响 声学观测
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基于知识引导学习模型的浅海声源识别方法及其算法研究
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作者 李琦 黄翠 +1 位作者 刘颉 孙桂玲 《海洋技术学报》 2025年第3期66-76,共11页
基于海洋环境知识和引导学习方法构建水下声源识别方法模型研究是近年来海洋声学领域的研究前沿和热点,在水下声源识别方面具有重要应用价值。本文建立了基于内嵌专业知识和经验的深度学习模型的浅海声源识别方法,构建了水声环境空间中... 基于海洋环境知识和引导学习方法构建水下声源识别方法模型研究是近年来海洋声学领域的研究前沿和热点,在水下声源识别方面具有重要应用价值。本文建立了基于内嵌专业知识和经验的深度学习模型的浅海声源识别方法,构建了水声环境空间中声场模型和物理学知识模型,提出了模型优化方法和水下声源识别算法,构建基于以物理信息神经网络为内核网络的深度学习模型,该模型提高了分类精度,增强了识别分类的容错能力;基于模型在海洋环境中的适用条件及声学环境参数不确定性,对模型性能的影响规律开展研究,提升了对声源追踪和分类识别的性能,以解决应用于实际海洋环境背景下识别模型环境适应性差的难题。在此基础上,开展了海洋声学环境中水下声源浅海声源被动声学识别算法实验验证,以实现海洋声源较高精度、较高分辨率识别分类。 展开更多
关键词 声源识别 引导学习 声场 物理学知识 声学环境参数
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深海海底水平阵直达声区宽带声源干涉结构匹配定位 被引量:1
3
作者 翟肇锴 李风华 +2 位作者 张波 翟铎 胡传兴 《声学学报》 北大核心 2025年第2期433-444,共12页
针对深海直达声区宽带声源定位问题,在海底水平阵列接收条件下,提出了一种干涉结构频率凹点匹配的声源定位方法。该方法利用接收阵列纵向孔径获得频率–距离干涉条纹,并利用增强的一维干涉结构提取干涉频率凹点。在引入先验估计距离的... 针对深海直达声区宽带声源定位问题,在海底水平阵列接收条件下,提出了一种干涉结构频率凹点匹配的声源定位方法。该方法利用接收阵列纵向孔径获得频率–距离干涉条纹,并利用增强的一维干涉结构提取干涉频率凹点。在引入先验估计距离的基础上,通过匹配固定带宽内干涉频率凹点数量和数值进行目标定位。仿真结果表明,该方法不明显依赖于信号频谱的平坦程度,在信号频谱不平坦条件下,所提方法对信噪比的宽容度较匹配场处理和一维干涉结构匹配定位方法高约5 dB。利用某深海试验数据进行验证,多组实验信号证明了所提方法对频谱不平坦信号具有较好定位效果。 展开更多
关键词 无源定位 深海 直达声区 干涉结构 水平阵列
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极区潜标锚系噪声检测抑制及噪声谱级年度统计分析
4
作者 张薇 刘崇磊 +4 位作者 林丽娜 张晓伟 张扬帆 尹力 黄海宁 《声学学报》 北大核心 2025年第3期736-746,共11页
极区海域声学环境以包含大量高强度瞬态冰噪声事件为显著特征,被动声学监测系统中的锚系噪声与冰源噪声的混淆问题影响数据可靠性,为此提出了一种针对锚系噪声的协同检测与抑制方法。首先建立基于K均值聚类与主成分分析的检测模型,通过... 极区海域声学环境以包含大量高强度瞬态冰噪声事件为显著特征,被动声学监测系统中的锚系噪声与冰源噪声的混淆问题影响数据可靠性,为此提出了一种针对锚系噪声的协同检测与抑制方法。首先建立基于K均值聚类与主成分分析的检测模型,通过谱级特征提取实现噪声检测;进而开发改进中值滤波的谐波分离算法,结合自适应分离因子与时频域软掩膜动态重建机制进行干扰抑制。实验结果表明,该方法能有效抑制典型锚系噪声频段平均谱级约10 dB,并保留环境声源。研究发现锚系噪声产生与设备温度、深度的周期变化一致,说明锚系系统抖动是产生锚系噪声的主要原因。所提方法通过建立锚系噪声检测抑制模型,解决了极区声学数据中特定锚系噪声与自然声源的解耦难题,其检测精确率达88.9%,误检率低于1.1%,为极区环境声学监测提供了可靠的技术手段和理论依据。 展开更多
关键词 被动声学监测 极地声学 锚系噪声检测 声源分离
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深海会聚区距离-到达角结构特征分析
5
作者 杨馥锦 王文博 +3 位作者 胡涛 赵振东 王臻 周芃希 《声学学报》 北大核心 2025年第5期1218-1228,共11页
深海中不同号数会聚区之间存在很强相似性,为实现会聚区的有效分辨与探测,通过深海会聚区声场垂直波束域的距离-到达角结构表征不同号数会聚区的特征差异。基于射线理论,分析深海会聚区的垂直波束域声场结构,提出会聚区“喇叭”状分布... 深海中不同号数会聚区之间存在很强相似性,为实现会聚区的有效分辨与探测,通过深海会聚区声场垂直波束域的距离-到达角结构表征不同号数会聚区的特征差异。基于射线理论,分析深海会聚区的垂直波束域声场结构,提出会聚区“喇叭”状分布特征的概念,并定义特征量以量化不同号数会聚区的结构差异。数值仿真和海上实验数据均证实,会聚区垂直波束域声场结构特征量随着会聚区号数增加而减小。研究表明,在构成会聚区的反转声线到达角保持不变的条件下,随着传播距离的增加,反转声线间的跨度差逐渐增大,这是致使深海会聚区声场距离-到达角结构特征量随会聚号数增加而减小的主要原因。 展开更多
关键词 深海会聚区 射线模型 垂直线列阵 波束形成 到达角
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海底沉积物纵波声速随孔隙度变化的物理机制
6
作者 李赶先 龙建军 《应用声学》 北大核心 2025年第2期413-422,共10页
为建立高精度海底沉积物纵波声速预估公式和揭示沉积物纵波声速与相关参数响应机制,通过对海底沉积物测试数据统计分析,研究发现了海底沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值,并用一元二次函数的最小值坐标公式,对该文及众多学者得到的不... 为建立高精度海底沉积物纵波声速预估公式和揭示沉积物纵波声速与相关参数响应机制,通过对海底沉积物测试数据统计分析,研究发现了海底沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值,并用一元二次函数的最小值坐标公式,对该文及众多学者得到的不同海区沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值及其孔隙度临界值进行了统一分析。计算表明,不同海区沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值变动范围在1468.59-1520.22m/s之间,相应孔隙度临界值变动范围在0.69-0.88之间。分析表明,不同学者的经验公式归属于声学理论推导的统一数学表达形式。研究表明,海底沉积物纵波声速随孔隙度变化最小值形成是由沉积物颗粒耦合作用影响纵波传播造成的,进而揭示出海底沉积物的颗粒在海水中的接触或悬浮状态、弹性应变变化等因素影响纵波声速变化的物理机制。 展开更多
关键词 海底沉积物 纵波声速 最小值 孔隙度 颗粒悬浮
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深海海沟对风成噪声场垂直相关性的影响
7
作者 胡博 王天 +2 位作者 张昊阳 于兴超 王思佳 《声学技术》 北大核心 2025年第2期155-163,共9页
海沟地形起伏巨大,复杂多变,对声传播有很大影响。为了分析海沟对深海风成噪声垂直相关性的影响,首先,基于三维射线理论和实际海沟地形,建立了海沟附近海域的深海风成噪声场理论模型;然后,研究了噪声场的垂直相关性对海沟参数变化的敏... 海沟地形起伏巨大,复杂多变,对声传播有很大影响。为了分析海沟对深海风成噪声垂直相关性的影响,首先,基于三维射线理论和实际海沟地形,建立了海沟附近海域的深海风成噪声场理论模型;然后,研究了噪声场的垂直相关性对海沟参数变化的敏感性及海沟参数的影响规律;最后,基于射线逆推方法,分析了海沟影响噪声场垂直相关性的机理。仿真结果表明,与阵列相对海沟中心的水平距离相比,阵列深度对垂直相关性的影响更大,深度越深,垂直相关性的振荡越弱,越趋近于0;海沟深度和宽度的增大会导致相关性先略微增大再减小,但这种变化并不明显;当阵列深度较深时,与斜坡地形相比,海沟等大深度地形对噪声场垂直相关性的影响更大,需要重点考虑。射线逆推分析表明,海沟改变了声线的传播路径,导致接收阵处声线的种类和数量发生变化是海沟引起噪声场空间特性变化的主要原因。 展开更多
关键词 海沟 深海风成噪声 垂直相关性 三维射线理论 射线逆推
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基于拖曳设备稀疏深度感知的深海声速剖面重构及声场预报
8
作者 周芃希 胡涛 +1 位作者 王臻 杨馥锦 《声学学报》 北大核心 2025年第3期622-633,共12页
为降低声速剖面重构对历史数据的依赖性,针对深海声速剖面的便捷获取的问题,提出了一种深海声速剖面正交基函数提取方法以及基于声学拖曳设备稀疏深度感知的声速剖面空间分布重构方法。该声速剖面正交基函数提取方法通过分析深海水动力... 为降低声速剖面重构对历史数据的依赖性,针对深海声速剖面的便捷获取的问题,提出了一种深海声速剖面正交基函数提取方法以及基于声学拖曳设备稀疏深度感知的声速剖面空间分布重构方法。该声速剖面正交基函数提取方法通过分析深海水动力简正波获取声速剖面的基函数,与传统的经验正交函数相比,只需少量测量数据就可得到较为准确的声速剖面正交基函数。此外,结合所提取的声速剖面正交基函数以及声学拖曳设备上有限个温深测量数据,实现了稀疏深度感知的声速剖面空间分布重构,降低了声速剖面空间测量成本。通过数值模拟深海上层温度剖面水平非均匀变化,对该方法进行了验证。海试数据表明,声速剖面重构结果与投弃式温深计实测结果的平均误差约为1 m/s,利用重构结果预报的深海声传播损失与实测结果非常吻合。 展开更多
关键词 声速剖面 经验正交函数 深海 简正波 声场预报
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浅海内波环境下声速剖面的深度迁移时序预测
9
作者 严娴 李倩倩 +3 位作者 阳凡林 彭东东 隽智昊 李琪 《声学学报》 北大核心 2025年第1期23-31,共9页
海水声速随时空起伏变化,水文资料稀缺海域声速剖面时序预测困难,为此构建了基于迁移学习的长短时记忆神经网络模型,并利用中国南海海域实测的两条温度链长时序观测数据对其进行验证。针对有无孤立子内波存在的两种场景,基于迁移学习对... 海水声速随时空起伏变化,水文资料稀缺海域声速剖面时序预测困难,为此构建了基于迁移学习的长短时记忆神经网络模型,并利用中国南海海域实测的两条温度链长时序观测数据对其进行验证。针对有无孤立子内波存在的两种场景,基于迁移学习对预训练网络模型进行微调,分析不同训练样本量下迁移网络的有效性。实验结果表明,迁移网络在有无孤立子内波存在的两种场景下均可实现高精度高效声速剖面预测,且预测性能明显优于未迁移的处理方法。 展开更多
关键词 声速剖面 时序预测 内波 迁移学习 经验正交函数
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浅海运动声源混响的频谱展宽特性
10
作者 张祚祥 吴金荣 +1 位作者 侯倩男 袁博 《声学学报》 北大核心 2025年第5期1240-1253,共14页
为提升有源声呐在浅海工作时的探测性能,研究了浅海环境中运动声源混响的频谱展宽特性。将简正波理论多普勒频移计算方法引入浅海海底入射声场,并基于绝热简正波理论、射线模式类比方法以及经验散射定律计算海底散射声场,建立了声源沿... 为提升有源声呐在浅海工作时的探测性能,研究了浅海环境中运动声源混响的频谱展宽特性。将简正波理论多普勒频移计算方法引入浅海海底入射声场,并基于绝热简正波理论、射线模式类比方法以及经验散射定律计算海底散射声场,建立了声源沿不同方向运动时的浅海运动声源混响功率谱模型。理论仿真和实验数据分析结果表明,声源运动方向对运动声源混响最大频谱展宽范围影响微弱;声源运动方向会改变海底散射回波在混响频谱上能量贡献,从而引起频域上混响能量分布规律变化。浅海运动声源混响海上实验数据验证了理论分析和数值模型的准确性。 展开更多
关键词 运动声源 浅海混响 频谱展宽 简正波
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北极冰层覆盖下气枪声源双基地混响平均强度
11
作者 张祚祥 吴金荣 +2 位作者 朱嘉慧 侯倩男 张扬帆 《声学学报》 北大核心 2025年第3期600-609,共10页
为提高极地冰区有源声呐探测性能,研究了北极冰层覆盖下的双基地混响平均强度衰减特性。首先将冰层建模为具有粗糙下界面的弹性介质,数值计算了海水–弹性冰层粗糙界面的相干反射系数、散射强度,并利用经验散射函数描述海底散射特性,结... 为提高极地冰区有源声呐探测性能,研究了北极冰层覆盖下的双基地混响平均强度衰减特性。首先将冰层建模为具有粗糙下界面的弹性介质,数值计算了海水–弹性冰层粗糙界面的相干反射系数、散射强度,并利用经验散射函数描述海底散射特性,结合椭圆环状划分方法确定双基地混响散射区域,建立了冰层覆盖下的双基地海洋混响模型。研究结果表明:在掠射角0°~70°范围内,冰下散射强度明显高于平均风速为5 m/s时的海面散射强度;冰层参数及发射信号频率主要通过影响冰下散射强度引起冰下混响强度变化,其中横波声速、冰层厚度、冰下粗糙界面的均方根起伏高度、入射声波频率对冰下混响强度及衰减趋势影响最大;随冰下粗糙界面的均方根起伏高度、入射声波频率增加,冰下反射损失增大,海底混响强度随时间衰减的速度增大。最后,利用北极气枪声源混响数据验证了模型的有效性。 展开更多
关键词 冰层混响 双基地混响 冰下散射 混响强度
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深海高能量海底声弹射路径的激发机理研究
12
作者 梁民帅 吴涵雨 +2 位作者 江厚萱 师俊杰 孙大军 《物理学报》 北大核心 2025年第21期165-176,共12页
甚低频声波因具有强的穿透性,其在海洋环境中的传播特性可受到海底深层地质结构的影响.在已开展的海洋试验中,垂直阵观测到水面航船的甚低频辐射噪声可激发高能量的深层海底声弹射路径,但其激发机理尚不明确,本文针对该现象开展理论基... 甚低频声波因具有强的穿透性,其在海洋环境中的传播特性可受到海底深层地质结构的影响.在已开展的海洋试验中,垂直阵观测到水面航船的甚低频辐射噪声可激发高能量的深层海底声弹射路径,但其激发机理尚不明确,本文针对该现象开展理论基础研究.基于海底的沉积过程构建包含声速梯度的等效海底模型,并利用波数积分数值计算方法模拟声波跨海水-海底-海水的传播过程,深入探究深层海底结构对声传播的影响,进而揭示高能量海底声弹射现象的激发机理和相关特性规律.研究表明,受地质作用影响,海底沉积层中可产生一定的声速梯度,该梯度结构使得入射的甚低频声波在深层海底介质中传播时可发生“声翻转”效应,将大部分能量重新辐射回水声场,从而激发高能量海底声弹射路径.在该过程中,沉积层的厚度和声速结构共同作用影响表层和深层弹射路径的观测特征.本研究深化了深海甚低频声传播机理的认知,为利用海底弹射波进行甚低频目标的声探测应用提供理论支撑. 展开更多
关键词 甚低频声探测 声速连续海底 海底声弹射 声翻转
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海底高频声散射模型的声特征参数耦合性分析
13
作者 倪海燕 鹿力成 +1 位作者 任群言 马力 《声学学报》 北大核心 2025年第5期1229-1239,共11页
为获取海底浅表沉积层底质分布及特性信息,研究了海底高频声散射模型中声特征参数的耦合特性,利用声特征参数耦合关系实现沉积层底质分类。首先基于Sternlicht海底高频声散射模型仿真单波束测深声呐时域声压包络曲线,并仿真分析了不同... 为获取海底浅表沉积层底质分布及特性信息,研究了海底高频声散射模型中声特征参数的耦合特性,利用声特征参数耦合关系实现沉积层底质分类。首先基于Sternlicht海底高频声散射模型仿真单波束测深声呐时域声压包络曲线,并仿真分析了不同底质类型下声阻抗指数、粗糙度谱强度、谱指数和体积散射系数等沉积层特征参数的耦合特性。然后利用青岛近海实验数据进行参数反演,提取参数耦合条纹的拟合直线斜率,对海底底质类型进行分类研究。研究表明:声阻抗指数、粗糙度谱强度和谱指数等参数对单波束测深声呐海底回波声压包络敏感,三个特征参数间互相存在耦合关系,共同影响时域声压包络幅值强度。根据声特征参数间耦合条纹的拟合直线斜率,可有效区分较软与较硬的底质类型。 展开更多
关键词 海底 高频声散射 沉积层 声学特征
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内孤立波引起的声场起伏特征研究
14
作者 郑英东 林巨 +2 位作者 陈旭 孟静 王欢 《中国海洋大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期1-8,共8页
内孤立波(internal solitary wave,ISW)的传播扰动声速场,进而引起声场周期起伏。本文利用数值仿真的研究手段,研究了内孤立波在不同类型的初始发射角度声线的多个声线上转折区域中传播时对声场产生的周期性影响,分析了对于声线掠射角... 内孤立波(internal solitary wave,ISW)的传播扰动声速场,进而引起声场周期起伏。本文利用数值仿真的研究手段,研究了内孤立波在不同类型的初始发射角度声线的多个声线上转折区域中传播时对声场产生的周期性影响,分析了对于声线掠射角度、声能量到达时间这两个物理量的起伏频率,发现利用声学参数-时间曲线两点间的斜率与差值的偶次平方的乘积(product of the slope and the even square of the difference between two points of the acoustic parameter-time curve,PSD)处理方法更容易从这两种物理量中提取到显著的声场起伏特征。此外,讨论了高阶PSD参数对声场起伏特征提取效果的影响。结果表明,合适的高阶PSD参数可以提高PSD处理方法对声场起伏特征的提取能力。 展开更多
关键词 声场起伏 内孤立波 PSD处理方法 高阶参数
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海洋锋对海洋环境噪声场垂直空间特性的影响
15
作者 张海刚 肖瑞 +2 位作者 张明辉 龚李佳 郭永超 《声学学报》 北大核心 2025年第4期910-922,共13页
海洋锋特殊的声速结构会显著影响海洋环境噪声垂直空间特性。基于西北太平洋的实测海洋锋数据,利用射线理论建立了三维海洋环境噪声场模型,数值仿真分析了海洋锋环境下的噪声场垂直空间特性。结果表明,在临界深度以上,海洋锋使得噪声垂... 海洋锋特殊的声速结构会显著影响海洋环境噪声垂直空间特性。基于西北太平洋的实测海洋锋数据,利用射线理论建立了三维海洋环境噪声场模型,数值仿真分析了海洋锋环境下的噪声场垂直空间特性。结果表明,在临界深度以上,海洋锋使得噪声垂直指向性水平凹槽宽度减小、凹槽深度变浅,噪声垂直相关性随阵元间距的增加先后向正相关、负相关再正相关方向发生更大偏移。海洋锋引起声道轴深度的变化会改变声线的到达俯仰角,使部分不与海面海底接触的折射型声线转变为仅与海面接触的海面反射(RSR)型声线,即有更多海面噪声源对接收点有能量贡献,从而使得噪声垂直指向性水平凹槽宽度减小、凹槽深度变浅。对不同到达声线进一步分析表明,RSR型声线和海面海底反射型声线分别影响了噪声垂直相关函数的振荡幅值和振荡周期;RSR型声线的增加是引起噪声垂直相关性变化的主要原因。 展开更多
关键词 海洋锋 海洋环境噪声 垂直空间特性 射线理论
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浅海内波环境下的宽带声源被动定位
16
作者 郭靖 赵越伟 曾娟 《声学学报》 北大核心 2025年第5期1154-1165,共12页
海洋环境参数的时空变化,尤其是内波引起的水层声速剖面的时空变化导致的模型失配是匹配场处理方法在浅海声源被动定位中应用的主要难题。根据浅海内波引起水层声速剖面时空变化的特点,探讨了一种适用于浅海水层声速剖面时空变化的匹配... 海洋环境参数的时空变化,尤其是内波引起的水层声速剖面的时空变化导致的模型失配是匹配场处理方法在浅海声源被动定位中应用的主要难题。根据浅海内波引起水层声速剖面时空变化的特点,探讨了一种适用于浅海水层声速剖面时空变化的匹配场处理被动定位方法,该方法同时考虑了水层声速剖面的时变性和水平非均匀性。在利用基函数如水动力基函数或经验正交函数表示声速剖面的基础上,声速剖面的垂直扰动通过对基函数系数的估计来表示,同时用多个分段线性变化的声速剖面表征声速剖面的水平非均匀性。数值仿真和海试数据处理结果均表明,该方法可减小声速剖面的失配程度并改善匹配场算法的定位性能,与忽略声速剖面水平非均匀性的匹配场定位方法相比性能更优。 展开更多
关键词 匹配场处理 内波 声源定位 模型失配
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利用垂直波阻抗反演深海地声参数
17
作者 高虓 张海刚 曹德瑨 《声学学报》 北大核心 2025年第3期643-654,共12页
针对深海地声参数反演问题,提出了一种基于垂直波阻抗空间变化特性的深海水平分层海底的地声参数反演方法。首先,推导了简正波理论下的深海波阻抗的表达式,分析了波阻抗在空间上的起伏特征;然后,依据垂直波阻抗携带更丰富的声场信息建... 针对深海地声参数反演问题,提出了一种基于垂直波阻抗空间变化特性的深海水平分层海底的地声参数反演方法。首先,推导了简正波理论下的深海波阻抗的表达式,分析了波阻抗在空间上的起伏特征;然后,依据垂直波阻抗携带更丰富的声场信息建立关于垂直波阻抗的目标函数并进行地声参数反演;最后,分析后验概率分布用于分析反演结果的可靠性。仿真计算和实验数据处理结果表明,沉积层的厚度、密度、声速、衰减和基底的密度、声速、衰减的概率密度分布的峰值比较尖锐,所提方法能够有效对深海环境下的海底进行地声参数反演。将反演结果代入模型,计算的传播损失与接收信号的传播损失比较吻合;利用反演的地声参数对声源的距离和深度进行反演,其平均误差分别为10.83%和10.65%。 展开更多
关键词 深海 分层海底 垂直波阻抗 地声参数反演
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基于长短期记忆网络与射线声学的浅海声速剖面反演方法
18
作者 吴隆昊 刘松 +2 位作者 吴照志 潘才能 袁飞 《声学学报》 北大核心 2025年第1期12-22,共11页
针对水声多途信道环境下的水下声速剖面反演问题,将深度学习与射线声学理论结合,提出了一种基于长短期记忆网络(LSTM)的反演方法。该方法根据有序线阵等距的特点,将到达时间差、到达角度等多模态数据融合组成的感知矩阵作为输入,利用LST... 针对水声多途信道环境下的水下声速剖面反演问题,将深度学习与射线声学理论结合,提出了一种基于长短期记忆网络(LSTM)的反演方法。该方法根据有序线阵等距的特点,将到达时间差、到达角度等多模态数据融合组成的感知矩阵作为输入,利用LSTM网络处理时序数据的能力挖掘空间上有序分布的接收阵元之间的关联信息,从而实现声速剖面反演。在此基础上,还提出了基于互相关函数的硬阈值估计方法,通过降低感知矩阵的测量误差提高模型的抗多途性能。通过数值仿真验证了该反演方法的可行性和准确性,与传统优化算法相比,所提算法能够更好地捕捉声速剖面的非线性特征,具有更高的反演精度和较强的抗噪能力。 展开更多
关键词 声速剖面 长短期记忆网络 水声多途信道 时延估计
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弹性沉积层上的低掠射角反射与剪切波共振
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作者 谢金怀 张海刚 曹德瑨 《物理学报》 北大核心 2025年第16期291-304,共14页
弹性沉积层海底的低掠射角反射存在奇异性极大值的频率特征,其特征对浅海远程声传播会产生显著的影响.针对海底与波导联合测量到具有频率间隔小特征的海底共振与声虹吸现象.通过分析弹性沉积层海底的低掠射角反射特征,理论推导了沉积层... 弹性沉积层海底的低掠射角反射存在奇异性极大值的频率特征,其特征对浅海远程声传播会产生显著的影响.针对海底与波导联合测量到具有频率间隔小特征的海底共振与声虹吸现象.通过分析弹性沉积层海底的低掠射角反射特征,理论推导了沉积层与剪切波的共振频率表达式,并分析了海底反射特征对远程声传播的影响.结果表明:在弹性沉积层海底模型下,受剪切波调制的低掠射角反射特征会引起指定频率的剪切波在沉积层发生共振,从而导致水中传播的声能被沉积层禁锢而出现声虹吸效应.进一步根据海底剪切波共振频率相关参数的敏感性及耦合性的分析结果,提出了一种结合海底与波导观测信息的地声参数反演策略用于获取实验海域的底质参数,反演结果验证了弹性沉积层海底模型对水体中声虹吸效应的作用机制. 展开更多
关键词 低掠射角反射 剪切波波共振 声虹吸效应
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非对称耦合条件下冰层导波的泄漏衰减特性
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作者 潘煜 陈晟 +2 位作者 文洪涛 周鸿涛 杨燕明 《声学学报》 北大核心 2025年第3期581-590,共10页
基于弹性波理论推导了气–冰–水非对称耦合条件下的海冰中冰层导波的频散方程,对典型冰声参数下的冰层导波频散方程进行了求解,构建了冰层导波传播的二维有限元仿真模型。通过理论计算与有限元仿真,探究了海冰中冰层导波的泄漏衰减特性... 基于弹性波理论推导了气–冰–水非对称耦合条件下的海冰中冰层导波的频散方程,对典型冰声参数下的冰层导波频散方程进行了求解,构建了冰层导波传播的二维有限元仿真模型。通过理论计算与有限元仿真,探究了海冰中冰层导波的泄漏衰减特性,讨论了影响冰层导波泄漏衰减大小的因素。研究结果表明:海冰中绝大部分冰层导波的相速度值越接近纵波波速、横波波速和表面波波速时,导波的能量越集中于冰层内部和气–冰界面处,不易向水中泄漏能量,其泄漏衰减系数值越小;低阶模态冰层导波实波数曲线发生的弯曲、替换、偏移和分离等变化与导波的泄漏衰减有关;冰层导波的泄漏衰减使得冰层导波的传播振幅随传播距离增加呈指数级减小,只有泄漏衰减系数较小或等于0的导波可在冰层中远距离传播;冰层导波的泄漏衰减系数在相同频厚积(频率与厚度的乘积)处与冰层厚度成反比;冰层导波在冰–水界面处的法向位移越大,冰层导波的泄漏衰减系数越大。 展开更多
关键词 非对称耦合 冰层导波 频散方程 泄漏衰减特性
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