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随机起伏海面浅海信道中目标散射声场及特性研究
| 论文题名： | 随机起伏海面浅海信道中目标散射声场及特性研究 |
| 关键词： | 浅海波导;散射声场;简正波散射矩阵;随机海面;波数谱 |
| 摘要： | 浅海信道中目标散射回波是水中探测、跟踪、定位以及识别目标的最重要信息源之一。但是，目标散射的回波受海洋随机界面或体积的散射影响会产生严重畸变，并导致空间相关特性的下降，从而严重影响声纳的设计和使用。到目前为止，这方面的研究还是空白。本文研究随机起伏海面散射对浅海波导中球散射的声场和相关性影响的机理。 论文将总散射场分解成非随机的（系综）平均声场和随机散射声场。理论推导并数值计算了简正波的散射衰减，即由于随机起伏海面的散射导致的平均声场各阶简正波的不同衰减，对于多模态（多途）平均场的空间相关性的影响。通过理论推导，论文给出随机散射场的分量，包括:1）点源产生的平均场“入射”到随机海面，经过一次或多次随机海面散射形成的随机散射场直接到达接收点。2）由点源产生的平均场“入射”到随机海面，经过一次或多次随机海面散射形成的随机散射场入射到球，再经球散射后传播到接收点。3）由点源产生的平均场经球散射后入射到随机海面，经过一次或多次随机海面散射形成的随机散射场直接到达接收点。4）由点源产生的平均场经球散射后入射到随机海面，经过一次或多次随机海面散射形成的随机散射场入射到球，再经球散射后传播到接收点。数值计算给出了部分随机散射声场分量及相关特性的结果。 研究表明，可以将随机起伏海面散射对浅海波导中球散射的声场的影响表示成球的简正波散射矩阵和随机海面的简正波散射矩阵的乘积。同时将随机海面的简正波散射矩阵表示成海面随机起伏高度波数谱的函数。通过简单的两个随机相位的正弦波叠加海面清楚地表明，随机海面的波数谱（正弦海面的波数谱或周期）对波导中球散射场的简正波结构有重大修正。论文将空间相关函数直接表示成随机起伏海面的粗糙谱的函数，避免了蒙特卡罗数值模拟，使计算效率大大提高，物理图像更加清晰。 |
| 作者： | 毕泽瀛 |
| 专业： | 水声工程 |
| 导师： | 李琪 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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