数据驱动声简正波信息提取方法的研究

发布时间：2020-12-29 06:40

　　简正波方法是一种适用于浅海低频情况下的声场计算方法,具有计算速度快、精度高的优点。匹配场处理(matched field processing: MFP)[11][12]和匹配简正波处理(matched mode processing:MMP)通常需要准确的先验信息(声速剖面、海底参数等),然而其对环境信息所需求的精确度往往是难以获得的。所以,在没有任何先验信息的条件下,对简正波分离技术的研究是十分必要的。本文探讨并验证了数据驱动声简正波分离方法,该方法结合声场简正波理论和奇异值分解(singular value decomposition: SVD)理论,在未知任何先验信息(水体的声速剖面以及海底参数等)的条件下,应用SVD分解提取简正波本征函数。本文首先介绍了声场简正波理论和利用SVD分解提取简正波本征函数的基本原理;然后应用Matlab[26]和声场计算软件Kraken进行数值模拟,并与Kraken计算结果进行比较,讨论了频率、带宽、采样间隔、传播距离等参数对分离结果的影响,详细给出了分离条件;并对2005黄海声场起伏实验数据进行了处理,得到简正波垂直分布的时间起伏,在一定程度上... 

【文章来源】：中国海洋大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

含有界面的有限差分网格

为了让(2-29)式中的矩阵 F 对应于 SVD 中的矩阵 V, 必须满足 FF ≈中 Id 为单位阵，即矩阵 F 的列向量互相正交：*0( ( ) ( ))*1 1f f n j m jN N i k f k f rnj mj nmj jfeF FNδ = =∑ = ∑ ≈为了使声压矩阵 P 的每一列都有相同的权重，我们对声压矩阵 P 的每幅度归一化处理，这样声压场的传播损失项被除去，（2-33）式的正交条件=nmD0Re[( ( ) ( )]*1 1f f n j m jN N i k f k f rnj mj nmj jfeF FNδ = =∑ = ∑ ≈定义参数：0max max min min{[ ( ) ( )] [ ( ) ( )]}2rot n m n mrn k f k f k f k fπ= 当参数rotn 足够大时， FF 的非对角线元素非常小，（2-34）式近似成立的值与参数rotn 满足下图[8]的关系：

3g / cm，海底吸声系数0.2dB / λ，垂直采样间隔1m。图3-1是声源中心频率为200hz，带宽为30hz，声源深度为 50m，采样间隔为 0.1hz，传播距离为 70km 时，数据驱动方法分离出的简正波本征函数与 kraken 计算结果的比较。图 3-1 数据驱动方法分离与 kraken 计算得到的简正波本征函数比较上图中从左到右，分别为 1 号、3 号、5 号、7 号、9 号、8 号、6 号、10 号、4 号、11 号简正波的本征函数，可以看出数据驱动方法分离出的简正波本征函数


本文编号：2945200