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第1章 概述 1

1.1 匹配场处理的含义 1

1.2 水声环境参数的匹配场反演 2

1.3 水下目标的匹配场被动定位 5

1.4 匹配场噪声抑制 8

参考文献 9

第2章 水声环境参数反演的总体框架 16

2.1 引言 16

2.2 水声环境参数反演的目标函数 18

2.2.1 匹配物理量及目标函数的建立 18

2.2.2 浅海环境参数模型的建立 26

2.2.3 反演参数的上下边界 28

2.2.4 反演参数的敏感性分析 28

2.3 拷贝场计算的基本模型 30

2.3.1 声传播的基本模型 30

2.3.2 常用模型计算程序的性能比较 31

2.4 参数反演的全局寻优算法 32

2.4.1 用差异进化算法进行海洋环境参数反演 33

2.4.2 差异进化算法的性能仿真 36

2.4.3 基于差异进化算法的混合优化算法 39

2.4.4 混合优化算法在匹配场反演中的性能分析 45

2.5 参数反演结果的不确定性分析 50

2.5.1 参数反演不确定性分析的研究现状 51

2.5.2 逆问题的贝叶斯积分 53

2.5.3 邻域近似算法的基本原理 55

2.5.4 估计PPD的邻域算法结构及仿真结果 58

2.5.5 实验数据验证 66

2.6 本章小结 70

参考文献 71

第3章 浅海环境参数宽带匹配场反演 77

3.1 引言 77

3.2 宽带匹配场反演的最大似然目标函数分析 78

3.2.1 宽带数据假设 78

3.2.2 观察数据具有幅度和相位信息时的目标函数 79

3.2.3 观察数据只有幅度信息时的目标函数 83

3.3 相干与非相干宽带匹配场处理 87

3.3.1 数据模型与Bartlett处理器 87

3.3.2 宽带非相干Bartlett处理器 90

3.3.3 宽带相干处理器 90

3.3.4 Westwood宽带匹配场处理器 93

3.4 宽带匹配场反演的多步优化方法 95

3.4.1 反演模型参数的敏感性指数 96

3.4.2 多步匹配场反演方法 100

3.5 宽带匹配场反演的实例 102

3.5.1 实验条件 103

3.5.2 水平不变的宽带匹配场反演 105

3.5.3 水平变化的宽带匹配场反演 112

3.5.4 参数反演结果的比较分析 115

3.6 浅海环境参数反演的误差来源分析 116

3.7 本章小结 117

参考文献 117

第4章 浅海声速剖面的反演方法 122

4.1 引言 122

4.2 浅海声速剖面的经验正交函数表示 123

4.2.1 用EOF表示声速剖面的原理 124

4.2.2 中国东海声速剖面的EOF表示 125

4.3 沉积层对多途到达结构的影响 130

4.3.1 沉积层分类 132

4.3.2 仿真条件 133

4.3.3 多途到达的简正波模型仿真方法 134

4.3.4 多途到达的声线仿真方法 139

4.3.5 多途到达仿真结果的比较 143

4.4 浅海声速剖面的声线到达时差反演方法 145

4.4.1 到达时差反演方法的原理 145

4.4.2 到达时差反演的实验数据分析 147

4.5 浅海声速剖面的匹配波束反演 152

4.5.1 匹配波束反演的原理 153

4.5.2 匹配波束反演的实验数据验证 155

4.6 本章小结 160

参考文献 161

第5章 匹配场定位的基本原理和稳健方法 165

5.1 线性匹配场处理器的原理 166

5.2 全阶自适应匹配场处理器 167

5.2.1 自适应匹配场处理器的原理 167

5.2.2 非相干噪声条件下的匹配场处理阵增益 169

5.2.3 非相关多源干扰噪声条件下的匹配场处理阵增益 171

5.2.4 匹配场处理对失配误差的敏感性 174

5.3 自适应降阶匹配场算法 177

5.3.1 自适应降阶匹配场算法的通用结构 178

5.3.2 基于特征向量的降阶自适应匹配场处理算法 179

5.3.3 基于模式分解的降阶自适应匹配场处理算法 182

5.4 环境参数失配条件下的稳健自适应匹配场定位算法 184

5.4.1 邻域位置约束的匹配场定位算法 184

5.4.2 环境扰动约束的匹配场定位算法 185

5.5 运动目标自适应匹配场定位的运动补偿算法 186

5.5.1 运动点源的声场模型 187

5.5.2 运动补偿算法 189

5.5.3 强干扰背景下的子空间运动补偿算法 190

5.6 不确定环境下的稳健自适应匹配场处理 192

5.6.1 环境失配及存在水面强干扰时的AMFP方案 193

5.6.2 性能仿真 194

5.6.3 实验数据验证 197

5.7 基于扇区特征向量约束的稳健自适应匹配场处理器 201

5.7.1 扇区聚焦约束自适应匹配场处理器 203

5.7.2 扇区特征向量约束自适应匹配场处理器 203

5.7.3 MV-SEC的特点 205

5.7.4 性能仿真 206

5.7.5 实验数据验证 212

5.8 基于环境扰动的线性匹配场处理方法 217

5.8.1 环境扰动线性匹配场的原理 218

5.8.2 线性匹配场干扰抑制算法 220

5.8.3 性能仿真 223

5.8.4 实验数据验证 229

5.9 本章小结 232

参考文献 232

第6章 匹配场噪声抑制的原理和稳健方法 237

6.1 匹配场噪声抑制的研究历程 237

6.2 匹配场噪声抑制的原理与稳健方法 240

6.2.1 匹配场噪声抑制的基本原理 240

6.2.2 多约束匹配场噪声抑制的理论解 241

6.2.3 匹配场波束形成后噪声抑制方法 244

6.2.4 性能仿真 245

6.3 MFPIC用于同方向强干扰背景下的目标检测 249

6.4 匹配场噪声抑制的矩阵滤波方法 251

6.4.1 矩阵滤波方法的原理 251

6.4.2 稳健的空域矩阵滤波方法 253

6.5 基于矩阵滤波的拖线阵匹配场噪声抑制方法 262

6.5.1 拖船噪声抑制的矩阵滤波方法 262

6.5.2 数值仿真实验及结果 264

6.6 本章小结 268

参考文献 269