论文摘要
长时间、大尺度的海洋环境观测对于了解海洋内部的变化具有重要意义。海洋声层析技术主要利用声信号的传播特性推断海洋介质的属性,是实现长期、大范围海洋监测的有效技术手段。移动节点和锚定潜标结合的声层析系统可以利用其丰富的空间采样,提升海洋声层析的分辨力。因此,本文利用复杂坐标海洋模式(Hybrid Coordinate Ocean Model,HYCOM)模拟的南海环境数据进行二维、三维移动声层析数值仿真研究。针对二维垂直剖面移动声层析,论文结合匹配场处理和射线走时层析提出混合层析方法。首先,利用自适应参数化匹配场层析改进了传统匹配场层析的模型失配问题。在变维贝叶斯框架下,将模型和环境参数均视为变量,利用可逆跳转马尔科夫链蒙特卡洛(reverse jump Markov chain Monte Carlo,rjMcMC)算法获取未知参数的后验概率密度分布,从而实现模型选择和参数估计的联合处理。匹配场层析结果说明移动声源的应用降低了参数估计的不确实性和误差。进一步,将匹配场层析的输出结果作为射线走时层析的参考声速场,利用声速场的空间相关特性,通过加权最小二乘进行逆问题求解。研究结果表明,混合层析方法能够有效地降低声速场的估计误差。三维移动声层析主要利用处于160km×160km海域边缘的移动观测站对南海中尺度涡进行层析,仿真采用时变声速场,模拟移动声层析造成的空时不同步现象,层析结果为有效时间内平均声速剖面。数值仿真表明,三维移动声层析可以大致检测涡旋的移动趋势,并且层析整体均方根误差在1m/s内。最后,论文比较了不同拓扑结构下移动声层析系统的估计性能,最终给出未来海试移动层析系统的建议设计方案。论文的理论与方法通过数值仿真进行了验证。论文的研究工作丰富了海洋声层析技术:二维混合层析方法提高了声速场的估计精度;三维移动声层析研究完成了特定区域(南中国海)内的层析的可行性分析。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 邱炎
导师: 赵航芳
关键词: 移动声层析,匹配场处理,混合层析方法,自适应参数化,三维声层析
来源: 浙江大学
年度: 2019
分类: 基础科学,信息科技
专业: 海洋学,电信技术
单位: 浙江大学
基金: “海洋环境安全保障”重点专项中的“海洋声学层析成像理论,技术与应用示范”项目
分类号: P714;TN912.3
DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000089
总页数: 102
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相关论文文献
- [1].河道流量的高频声层析监测研究[J]. 南京大学学报(自然科学) 2015(S1)