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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