目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 前向散射的含義 1
1.2 自由空間目標(biāo)聲散射模型 2
1.3 水聲信道中目標(biāo)的前向散射模型 5
1.4 目標(biāo)前向散射聲場特征的檢測方法 7
1.5 本書結(jié)構(gòu) 9
參考文獻(xiàn) 11
第2章 自由空間典型目標(biāo)體前向聲散射模型及其特征 16
2.1 球體的前向散射聲場 16
2.1.1 球體散射場基本理論 17
2.1.2 球體的前向散射聲場特征分析 19
2.2 球殼體的前向散射聲場 22
2.2.1 球殼聲散射的基本理論 22
2.2.2 前向散射聲場特征分析 24
2.3 橢球體的散射函數(shù) 26
2.3.1 等效柱方法的基本理論 26
2.3.2 有限長圓柱殼的散射模型 28
2.4 復(fù)雜目標(biāo)遠(yuǎn)場聲散射模型 31
2.4.1 虛擬球面聲散射原理 31
2.4.2 球諧波展開模型 33
2.4.3 球心位置對計(jì)算結(jié)果的影響 34
2.4.4 Benchmark 模型計(jì)算結(jié)果 36
2.5 材料性能對球體散射聲場的影響 38
2.5.1 黏彈性層的散射模型 38
2.5.2 黏彈性層中的波動方程 39
2.5.3 數(shù)值算例 40
2.5.4 機(jī)理解釋 41
2.6 前向散射目標(biāo)強(qiáng)度測量方法 42
2.6.1 前向目標(biāo)強(qiáng)度測量原理 42
2.6.2 測量結(jié)果 44
2.7 本章小結(jié) 48
參考文獻(xiàn) 49
第3章 水聲信道目標(biāo)前向聲散射的經(jīng)典模型 51
3.1 波數(shù)積分{散射函數(shù)耦合模型 51
3.1.1 模型原理概述 52
3.1.2 快速場算法 54
3.1.3 球體目標(biāo)的前向散射現(xiàn)象 56
3.2 簡正波{散射函數(shù)耦合模型 58
3.2.1 基本原理 58
3.2.2 前向散射聲吶方程近似計(jì)算 60
3.2.3 前向散射聲場仿真 62
3.3 波數(shù)積分{虛源耦合模型 64
3.3.1 基本原理 64
3.3.2 波數(shù)積分{虛源耦合模型特點(diǎn) 66
3.3.3 虛源數(shù)量對計(jì)算結(jié)果影響分析 67
3.3.4 虛源分布形式對散射場計(jì)算結(jié)果的影響 69
3.4 本章小結(jié) 71
參考文獻(xiàn) 72
第4章 水聲信道目標(biāo)前向散射聲場特征 74
4.1 前向散射聲場到達(dá)能量分布 74
4.1.1 前向散射探測區(qū)域 75
4.1.2 前向散射頻移特征 79
4.2 前向散射引起的聲場模態(tài)變化 82
4.2.1 Pekeris 波導(dǎo)中的模態(tài)耦合 83
4.2.2 典型淺海環(huán)境中模態(tài)耦合 83
4.3 前向散射聲場的垂直到達(dá)結(jié)構(gòu) 85
4.3.1 直達(dá)波的角度到達(dá)結(jié)構(gòu) 86
4.3.2 前向散射波的角度到達(dá)結(jié)構(gòu) 90
4.3.3 接收信號的角度到達(dá)結(jié)構(gòu) 95
4.4 目標(biāo)前向散射聲場擾動理論 97
4.4.1 聲場擾動波動理論 97
4.4.2 運(yùn)動目標(biāo)的聲場干涉理論 99
4.5 前向散射聲場擾動隨深度變化規(guī)律 100
4.5.1 實(shí)驗(yàn)測量方法 100
4.5.2 不同信號的前向散射聲場擾動 101
4.5.3 前向散射聲場擾動隨深度變化規(guī)律 104
4.6 前向散射聲場擾動隨目標(biāo)距離變化規(guī)律 105
4.6.1 理論分析方法 105
4.6.2 實(shí)驗(yàn)測量方法 106
4.6.3 聲場擾動特征 107
4.6.4 前向散射聲場異常規(guī)律 109
4.7 本章小結(jié) 110
參考文獻(xiàn) 110
第5章 基于水聲信道響應(yīng)的前向散射聲場特征檢測方法 113
5.1 目標(biāo)前向散射包絡(luò)特征檢測方法 114
5.1.1 信號包絡(luò)檢測方法原理 114
5.1.2 海浪對接收信號包絡(luò)的影響 117
5.1.3 包絡(luò)檢測實(shí)驗(yàn)結(jié)果 119
5.2 前向散射相位特征檢測方法 120
5.2.1 相位突變檢測基本原理 120
5.2.2 相位突變實(shí)驗(yàn)結(jié)果 121
5.3 聲波到達(dá)結(jié)構(gòu)異常特征檢測方法 122
5.3.1 聲波到達(dá)結(jié)構(gòu)垂直陣提取方法 122
5.3.2 聲波到達(dá)結(jié)構(gòu)特征 123
5.3.3 聲速剖面變化對聲波到達(dá)結(jié)構(gòu)的影響 126
5.4 聲場強(qiáng)度變化的虛擬時反檢測方法 127
5.4.1 時間反轉(zhuǎn)鏡檢測基本原理 127
5.4.2 時反散焦數(shù)值仿真 129
5.4.3 實(shí)驗(yàn)及虛擬時反處理方法 131
5.4.4 時間反轉(zhuǎn)聲場異常特征提取結(jié)果 133
5.5 本章小結(jié) 135
參考文獻(xiàn) 135
第6章 基于直達(dá)波抑制的前向散射特征檢測方法 138
6.1 前向散射聲場的主分量分析方法 138
6.1.1 空域聲場響應(yīng)特征分解方法原理 139
6.1.2 聲場響應(yīng)異常實(shí)驗(yàn)方法 141
6.1.3 聲場響應(yīng)測量結(jié)果 143
6.1.4 不同深度特征提取仿真 146
6.2 基于匹配場處理的直達(dá)波抑制方法 147
6.2.1 匹配場抑制原理 147
6.2.2 直達(dá)波抑制仿真 149
6.3 基于自適應(yīng)相消原理的增強(qiáng)方法 151
6.3.1 自適應(yīng)相消基本原理 151
6.3.2 湖上實(shí)驗(yàn)分析 152
6.3.3 前向散射聲場增強(qiáng)特征 155
6.4 基于模糊表面空間置零原理的增強(qiáng)方法 158
6.4.1 前向散射波和直達(dá)波的寬帶表征形式 158
6.4.2 模糊表面空間置零抑制原理 159
6.4.3 數(shù)值仿真 161
6.5 低旁瓣脈沖壓縮濾波器設(shè)計(jì)方法 165
6.5.1 旁瓣抑制表述 165
6.5.2 最佳累積旁瓣抑制濾波器 166
6.5.3 最佳峰值旁瓣抑制濾波器 168
6.5.4 仿真結(jié)果 168
6.5.5 性能分析及討論 170
6.6 本章小結(jié) 171
參考文獻(xiàn) 172
第7章 前向散射聲場特征在目標(biāo)距離估計(jì)中的應(yīng)用 175
7.1 基于前向散射擾動特征的目標(biāo)距離估計(jì) 175
7.1.1 前向散射距離估計(jì)原理 175
7.1.2 前向散射距離估計(jì)結(jié)果 177
7.2 基于目標(biāo)信號相對時延的定位方法 180
7.2.1 干擾背景下定位原理 180
7.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果 183
7.2.3 移動干擾聲源討論 186
7.3 基于前向散射信號時延特征的目標(biāo)跟蹤方法 188
7.3.1 跟蹤算法原理 188
7.3.2 水池實(shí)驗(yàn)跟蹤結(jié)果 192
7.3.3 基于時延特征的目標(biāo)距離估計(jì)基本原理 193
7.4 基于變異聲線提取的目標(biāo)定位方法 195
7.4.1 基本原理 195
7.4.2 數(shù)據(jù)處理結(jié)果 196
7.5 本章小結(jié) 198
參考文獻(xiàn) 199
第8章 散射模型在小目標(biāo)聲散射分析中的應(yīng)用 201
8.1 近海底目標(biāo)聲散射研究進(jìn)展 201
8.2 掩埋球體聲散射特征 203
8.2.1 計(jì)算條件 203
8.2.2 散射聲場特征 203
8.3 掩埋物體的目標(biāo)強(qiáng)度 205
8.3.1 球殼的散射聲場 205
8.3.2 等效目標(biāo)強(qiáng)度定義 207
8.3.3 等效目標(biāo)強(qiáng)度和信混比 209
8.4 信道中的目標(biāo)散射聲場特征 212
8.4.1 Pekeris波導(dǎo)中的平面波表征 212
8.4.2 平面波作用下的聲散射 214
8.4.3 點(diǎn)源作用下的聲散射 216
8.4.4 物體對聲場的擾動 217
8.4.5 近距離時反散焦聲場分析 219
8.5 本章小結(jié) 221
參考文獻(xiàn) 222