[发明专利]一种基于噪声场垂直振速信号的海底声速被动获取方法

摘要

本发明涉及一种基于噪声场垂直振速信号的海底声速被动获取方法，首先建立海洋环境噪声场矢量信号垂直相干特性预报模型，针对反演的三要素，优化算法、正演建模和代价函数，给出基于噪声场垂直振速信号垂直相干特性的海底声速反演模型，选用噪声场垂直相干特性来进行海底声速的反演。本发明海水声学参数可以通过实际测量获得，利用海底地质数据库可以大致获得实验海底的地质类型，通过查表可以确定海底参数的搜索区间范围，通过遗传算法能够搜索得到一组地声参数下的噪声场垂直相干特性理论结果与实测结果吻合最好，该组参数近似可以认为是实际海底的地声参数。

主权项

1.一种基于噪声场垂直振速信号的海底声速被动获取方法，其特征在于步骤如下：步骤1、建立海洋环境噪声场矢量信号垂直相干特性预报模型：声压互谱密度函数：垂直振速互谱密度函数：对两点噪声互谱密度函数做归一化处理得到理论噪声场垂直相干函数Γ(f,z1,z2)：其中q2为噪声源谱强度，k2为参考波数，um(z)和u′m(z)为第m阶本征函数在深度z处的值及其导数，km为第m阶本征值，R0为噪声源圆平面的半径，ρ和c分别为声源处水体密度和声速；实测噪声场垂直相干函数求解过程如下：其中K是数据快照总数，ΔT为每个快照数据长度，X1(f,ΔTK)和X2(f,ΔTK)分别为第一个水听器和第二个水听器采集的第k个快照噪声场垂直振速信号的频域解；步骤2、给出基于噪声场垂直振速信号垂直相干特性的海底声速反演模型：其中：F_cost为代价函数，N为考虑的频点总数，Γ和分别为理论与实测噪声场声压/垂直振速相干函数；Γ中的本征值与本征函数等量需要将海水声学参数、海底声学参数以及接收器声学参数输入到声传播模型中计算得到；其中海水声学参数和接收器声学参数由实际测量得到，海底声学参数Ω＝[c_b,ρ_b,α_b]为待反演量；采用小生境遗传算法在给定的海底声学参数搜索空间Ω内搜索一组参数使得代价函数F_cost最小，则该组参数即为真实的海底参数。