基于多频传播-混响联合数据的海底声学参数和散射系数多步反演方法技术

基于多频传播

【技术实现步骤摘要】
基于多频传播
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混响联合数据的海底声学参数和散射系数多步反演方法


[0001]本专利技术涉及水声环境感知和参数反演
，具体涉及一种基于多频传播
‑
混响联合数据的海底声学参数和散射特性多步反演方法。

技术介绍

[0002]在海洋波导环境中，水下声源发射的部分声线由于多径效应会在水体和海底交界处发生反射，不平整的海底会导致散射，因此接收信号蕴含海底信息。声学反演方法，即通过信号处理方法获取接收信号中的海底信息。其主要原理为根据测量数据，声传播、散射正向模型，使用反演方法估计海底声学参数(包括沉积层声速、密度、衰减系数等)和散射系数。海底声学参数对声传播损失的预测和声呐性能的评估起着非常重要的作用；海底散射系数对于声呐设计、声呐工作性能分析和声呐作用距离等十分重要，同时它也是海底声成像、海底地貌测绘工程中的重要信息载体。
[0003]匹配场反演是最常见的声学反演方法，其基本原理为匹配正向模型生成的数据与测量数据，利用优化算法在高维参数空间搜索匹配度最高的海底声学参数和散射系数。正向模型包括声学传播模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多频传播
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混响联合数据的海底声学参数和散射系数多步反演方法，包含以下步骤：S1、建立正向模型；根据实验海域的环境先验信息和收发配置，选择声学传播模型和混响模型建立正向模型；S2、选择目标函数，构建目标函数衡量模型数据与测量数据的匹配度；S3、计算参数敏感性；S4、制定多步反演策略并执行；根据步骤S3计算得到的参数敏感性，制定多步反演策略并执行。多步反演首先随机选定参数初始值，按照参数敏感性高中低的顺序将待反演的参数分为三步依次进行反演，第一步使用高频数据，第二步使用高、低频混合数据，第三步使用低频数据，每一步反演结束后都对参数初始值进行更新；三步为一轮，每一轮反演结束后根据反演结果缩小参数搜索区间，重复执行，直到步骤S2中的目标函数收敛。2.如权利要求1所述的基于多频传播
‑
混响联合数据的海底声学参数和散射系数多步反演方法，其特征在于：步骤S2具体包括：对于传播数据，目标函数通常选择阵元相干(phone
‑
coherent)目标函数或频率相干(frequency
‑
coherent)目标函数，以衡量模型计算传播数据与测量传播数据的匹配度；当发射信号的频谱未知的时候，通常使用阵元相干目标函数：或者，当阵元位置不确定性较大时，传播数据的目标函数通常使用对阵列形状失配不敏感的频率相干目标函数：其中，m＝[m
1 m2...m
K
]
T
表示K个海底声学参数组成的参数向量，(
·
)
T
和(
·
)
H
分别表示转置和共轭转置；N
F
和N
H
分别是接收声场频率数和接收阵阵元数；令d
n
(f
i
)表示第n个阵元处频率为f
i
的测量声压值，是N
H
个阵元在频率f
i
处的测量声压向量，是第n个阵元在N
F
个频率处的测量声压向量；令g
n
(f
i
,m)表示给定参数向量m，第n个...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婷，杨晨诣，梁婧瑶，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：