一种海底声学特性的单参数模型的建立方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及海洋声学和海洋工程领域，特别涉及一种海底声学特性的单参数模型 的建立方法。
【背景技术】
[0002] 海底声学参数是海洋资源调查、声场预报、声纳系统性能预报等应用的基础，因此 研宄海底参数的获取方法具有重要的意义。
[0003] 通常通过建立合适的地声模型来研宄海底声学特性，实际海底沉积环境复杂且区 域环境相差明显，不可能由任何单一的地声模型来确定，但是在较广的区域内外推一个一 般化的模型用于描述海底特性并进行声场预报是可行的。
[0004] 利用接收到的水声信号数据，采用信号处理的方法逆推海底声参数，即声参数反 演方法是大尺度获取海底参数方便、经济、高效的途径，部分方法已经在工程实际中发挥着 重要作用。但是绝大多数的反演方法由于同时反演密度、声速等多个参数，是对多维参数求 解。这样使反演过程需要测量的物理量多、必须使用精确的水听器阵、且结果需要通过全局 寻优算法获得，需要事后处理，无法满足海上实时实现的迫切需要。
[0005] 通过耦合多个参数而得到一个等效参数，建立一种尽量简单的等效海底模型，得 到该模型下较为准确的声传播预报方法，进而获得测量简单、反演速度快的海底声学参数 反演方法。
[0006] 根据大量海底反射系数测量的历史数据分析，对于高声速海底，小掠射角内海底 反射损失随掠射角近似线性增长，经过一个剧变区后到临界角趋近于常数。考虑到超过临 界角的声衰减非常大，通常数公里以后对声场的影响就可以忽略，因此一定距离后对声传 播起主要作用的是小掠射角内的海底反射，小掠射角内海底反射损失的性质是至关重要 的。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服海底参数反演方法由于同时反演密度、声速等多个参数， 需要测量的物理量多、必须使用精确的水听器阵、且结果需要通过全局寻优算法等需要事 后处理，从而提出一种利用单参数描述海底声学特性的方法，将多维反演过程降为一维，用 单个水听器测量、信号处理简单、反演结果稳健，可直接获得声学特性结果。
[0008] 为达到上述目的，本发明提供了一种海底声学特性的单参数模型的建立方法，将 小掠射角内海底反射损失BL随掠射角P近似线性增长的斜率定义为海底单参数F#，即
【主权项】
1. 一种海底声学特性的单参数模型的建立方法，其特征在于，将小掠射角内海底反射 损失BL随掠射角P近似线性增长的斜率定义为海底单参数F de，即SL=Frfs ?史。
2. 根据权利要求1所述的海底声学特性的单参数模型的建立方法，其特征在于，所述 海底单参数FdB按照如下公式计算得到：
其中，c和P分别为海底附近的海水声速和密度，a为声衰减系数，C1为海底压缩波 波速，P1为海底密度。
【专利摘要】本发明提出一种海底声学特性的单参数模型的建立方法，以小掠射角下反射损失随掠射角的变化率FdB作为描述海底声学特性的单参数模型。该方法实际上将多个海底声学参数耦合成了一个等效参数，将小掠射角内海底反射损失随掠射角近似线性增长的斜率定义为海底单参数。用地声反演方法获取这种单参数可以将一般的多维反演过程降为一维，而且待测物理量少、信号处理简单、反演结果稳健。由于超过临界角的声衰减非常大，通常数公里以后对声场的影响就可以忽略，因此一定距离后对声传播起主要作用的就是小掠射角内的海底反射，经证明这种单参数模型可以较好地描述海底声学特性。
【IPC分类】G01V1-38, G06F17-50, G01N29-032, G01H5-00, G01N29-024
【公开号】CN104820765
【申请号】CN201510275386
【发明人】胡长青, 赵梅, 屈科, 徐海东
【申请人】中国科学院声学研究所东海研究站
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月26日