淺海聲波導消頻散變換方法及套用

《淺海聲波導消頻散變換方法及套用》是依託中國海洋大學，由高大治擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：淺海聲波導消頻散變換方法及套用
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：高大治
• 依託單位：中國海洋大學

中文摘要

淺海聲波導具有頻散特性，寬頻聲信號在波導中傳播後，時域信號會出現擴展。這一現象主要是由不同頻率信號的群延時差異引起。時域擴展後的信號會出現信噪比降低，各號簡正波混疊等現象，限制了遠距離聲源定位、海洋聲參數反演、水聲通信等套用的發展。海洋波導不同模態信號具有不同的頻散曲線，一直以來，沒有一種可同時消除多模信號頻散的方法。考慮到各個模態對應的波導不變數近似相等，本課題將單模消頻散方法與波導不變數概念結合提出一種適合淺海波導多模信號的消頻散變換方法。這一變換在經典的傅立葉變換基礎上加入平移因子和頻散因子，當這兩個因子與實際波導參數匹配時，多模態信號的頻散可同時被消除。另外本項目討論該變換的基本性質、適用條件。從數值仿真和海上試驗兩方面檢驗這一變換方法的有效性。本方法套用在寬頻聲傳播信號預處理上可提高信號的信噪比、聲納的作用距離、水聲通信的速率，對國民經濟和國防建設都有重要意義。

結題摘要

本課題研究了淺海聲波導的頻散問題，分析了淺海波導在不同水文條件下不同水平距離，不同垂直深度時各號簡正波的頻散特徵。在此基礎上，結合波導不變數概念，提出了一種消頻散變換方法，該方法可同時抵消多號簡正波頻散，而傳統的抵消頻散的方法只能每一號簡正波分別抵消，而且當簡正波混疊時難以工作。本課題在理論研究的基礎上開展了數值仿真和海上實驗研究。針對夏季典型波導條件下該變換方法出現的消頻散效果較差問題，本課題完善了理論模型，完善後的消頻散變換可很好的處理夏季典型波導下的頻散問題，並套用數值仿真驗證了理論模型。本課題完成期間組織出海一次，套用本課題完善後的消頻散變換方法處理海上實驗數據，得到了較理想的消頻散效果。已發表學術論文6篇，其中發表在JCA 的論文發表三年來已被他引六次，引用該文的論文作者為外國同行專家，引文發表在J.A.S.A 及IEEE SIGNAL PROCESSING MAGAZINE等國際知名雜誌。本課題提出的消頻散變換套用在寬頻聲傳播信號預處理上可提高信號的信噪比、聲納的作用距離等，對國民經濟和國防建設都有重要意義。