《水下聲源定位理論與技術》是2019年11月電子工業出版社出版的圖書，作者是楊坤德 。
基本介紹
- 書名：水下聲源定位理論與技術
- 作者：楊坤德
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2019年11月
- 頁數：332 頁
- 定價：98 元
- 開本：16 開
- ISBN：9787121364723
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書系統地介紹了水下聲源定位理論與技術。全書共10章，包括緒論、基本知識介紹、淺海窄帶聲源定位方法、淺海寬頻聲源定位方法、基於深海近海面陣列的聲源定位方法、深海可靠聲路徑下基於單陣元的聲源定位方法、深海可靠聲路徑下基於雙陣元的聲源定位方法、深海可靠聲路徑下基於垂直線陣列的聲源定位方法、深海可靠聲路徑下的干涉條紋特徵及其套用、陣列流形失配條件下的水平線陣列測向方法。本書融入了作者團隊10餘年來在水下聲源定位方面的理論與技術科研成果，納入了作者團隊在國內外重要期刊上發表的40餘篇論文，同時也參考了少量國內外相關的研究工作文獻。本書對水下聲源定位問題敘述詳盡，理論、方法與技術的分析力求系統、深入，闡述深入淺出，便於自學。本書可供水聲工程、海洋工程、水中兵器、海洋監測、海洋開發等領域的科研工作者、教學人員、研究生和本科生參考。
圖書目錄
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 研究意義 1
1.2 研究歷史和現狀 3
1.2.1 海洋聲學主要工作 3
1.2.2 聲源被動定位方法 10
1.3 本書的結構 13
第2章 基本知識介紹 16
2.1 概述 16
2.2 聲場傳播模型 16
2.2.1 理想流體介質中的波動方程 16
2.2.2 射線模型 18
2.2.3 簡正波模型 20
2.2.4 拋物方程模型 21
2.3 全球水聲環境主要參數分布 23
2.3.1 數據集 23
2.3.2 海底地形 23
2.3.3 聲速剖面分布 24
2.3.4 深海聲道軸深度 28
2.3.5 表面波導厚度 29
2.3.6 臨界深度分布 30
2.4 典型聲傳播模式分析 31
2.4.1 大陸坡及大陸架斜坡傳播模式 31
2.4.2 海底反射模式 42
2.4.3 表面波導模式和泄漏模式 44
2.4.4 可靠聲路徑 47
2.4.5 海底反射與表面波導泄漏能量對比 50
2.5 水聲信號定位方法 52
2.5.1 方位估計（DOA）算法 52
2.5.2 匹配場信號處理 55
2.5.3 基於稀疏表示的DOA方法 58
本章小結 64
第3章 淺海窄帶聲源定位方法 65
3.1 概述 65
3.2 水平線陣列聲場定位原理 66
3.2.1 線性匹配場定位原理及其評價指標 66
3.2.2 時反聚焦定位原理及其評價指標 68
3.3 匹配場定位性能分析 69
3.3.1 仿真條件 69
3.3.2 水平線陣列深度對匹配場定位性能的影響 70
3.3.3 海底水平線陣列的匹配場定位性能 75
3.4 時反聚焦定位性能分析 76
3.4.1 仿真條件 76
3.4.2 水平線陣列深度對時反聚焦性能的影響 76
3.4.3 海洋環境對水平線陣列時反聚焦性能的影響 78
3.5 匹配場定位的虛擬時反實現方法 80
3.5.1 虛擬時反實現方法 80
3.5.2 傳統匹配場處理和虛擬時反實現方法比較 82
3.5.3 仿真數據分析 85
3.5.4 實驗數據分析 88
本章小結 92
第4章 淺海寬頻聲源定位方法 94
4.1 概述 94
4.2 基於自相關函式的定位方法 95
4.2.1 多途信道模型及環境敏感性分析 95
4.2.2 本徵聲線特徵參數的提取及其定位方法 98
4.2.3 自相關函式匹配的穩健目標定位方法 100
4.2.4 仿真分析 105
4.2.5 實驗數據分析 109
4.3 基於多途到達結構的近距離聲源定位方法 112
4.3.1 淺海多途到達結構特徵 112
4.3.2 多途到達結構匹配的定位方法 113
4.3.3 仿真驗證 115
4.4 基於簡正波模態消頻散變換的定位方法 116
4.4.1 淺海簡正波模態頻散特性 116
4.4.2 定位方法 117
4.4.3 海底參數與聲源位置參數的同時求解 119
4.4.4 實驗數據分析 123
4.5 基於集合卡爾曼濾波的聲源跟蹤方法 127
4.5.1 集合卡爾曼濾波簡介 127
4.5.2 運動聲源跟蹤定位方法 127
4.5.3 仿真分析 131
4.5.4 實驗數據分析 140
本章小結 144
第5章 基於深海近海面陣列的聲源定位方法 146
5.1 概述 146
5.2 基於海底反射信號多途到達結構的定位方法 146
5.2.1 深海多途到達結構特徵 147
5.2.2 聯合定位方法（SE方法）的套用 148
5.2.3 實驗數據處理 149
5.3 基於幾何關係近似的聲源定位方法 157
5.3.1 多途時延的幾何關係模型 157
5.3.2 定位方法介紹 159
5.3.3 實驗數據處理 161
本章小結 163
第6章 深海可靠聲路徑下基於單陣元的聲源定位方法 164
6.1 概述 164
6.2 可靠聲路徑的聲場特性分析 165
6.2.1 無影區特性 165
6.2.2 聲傳播特性分析 167
6.3 基於延時互相關函式的定位方法 171
6.3.1 基於射線理論的聲場互相關特性分析 171
6.3.2 運動聲源測速和定深方法 172
6.3.3 聲場互相關仿真和套用分析 175
6.3.4 實驗數據處理 182
6.3.5 方法套用限制和誤差分析 186
6.4 基於直達波-海面反射波時延的運動聲源定位方法研究 187
6.4.1 擴展卡爾曼濾波理論介紹 187
6.4.2 聲源速度位置估計方法及仿真分析 188
6.4.3 實驗數據處理 195
本章小結 198
第7章 深海可靠聲路徑下基於雙陣元的聲源定位方法 199
7.1 概述 199
7.2 基於多途時延差的雙陣元深海匹配定位方法 199
7.2.1 匹配定位方法原理 199
7.2.2 定位方法仿真結果和誤差分析 200
7.2.3 實驗數據驗證 203
7.3 雙水聽器互相關函式匹配定位方法 204
7.3.1 基於互相關函式匹配的被動定位方法 204
7.3.2 定位方法的模糊平面及性能分析 208
7.3.3 互相關函式的稀疏重構方法 219
7.3.4 實驗數據處理 220
本章小結 225
第8章 深海可靠聲路徑下基於垂直線陣列的聲源定位方法 226
8.1 引言 226
8.2 基於多途到達結構的定位方法研究 226
8.2.1 加權子空間擬合匹配定位方法（WSF-MF）的套用 226
8.2.2 WSF-MF方法的定位精度及穩健性分析 227
8.3 聲場空頻域聯合的定位方法研究 235
8.3.1 聯合定位方法及算例 235
8.3.2 聯合定位方法性能分析 241
8.3.3 聯合定位方法套用於水面和水下聲源分類 244
8.3.4 實驗數據處理 249
本章小結 252
第9章 深海可靠聲路徑下的干涉條紋特徵及其套用 254
9.1 概述 254
9.2 勞埃德鏡的簡正波分析 255
9.2.1 等聲速波導環境 255
9.2.2 深海環境 260
9.3 干涉條紋分析 263
9.3.1 中等距離內的3種干涉條紋 263
9.3.2 干涉條紋軌跡的計算方法 267
9.4 深度估計中的套用 268
9.4.1 MIS方法 268
9.4.2 MFS方法 270
9.4.3 MIS方法和MFS方法的性能分析 273
9.5 海上實驗數據驗證 274
9.5.1 採用MIS方法估計氣槍聲源深度 276
9.5.2 採用MFS方法估計爆炸聲源深度 277
本章小結 277
第10章 陣列流形失配條件下的水平線陣列測向方法 279
10.1 概述 279
10.2 基於稀疏性的被動合成孔徑定位與子陣處理方法 279
10.2.1 運動直線陣列被動合成孔徑方法（PSA）原理介紹 279
10.2.2 子陣位移誤差對PSA方法的影響 282
10.2.3 子陣位移誤差時的直線陣列稀疏貝葉斯DOA 284
10.2.4 基於稀疏貝葉斯的直線陣列PSA 293
10.3 海底水平線陣列測向誤差分析及誤差修正方法研究 297
10.3.1 測向誤差的物理成因 297
10.3.2 測向誤差隨聲源距離和聲源方向變化規律研究 302
10.3.3 測向誤差修正方法 309
本章小結 311
參考文獻 313
