数据驱动声简正波信息提取方法的研究

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1、中国海洋大学硕士学位论文数据驱动声简正波信息提取方法的研究姓名：王文娟申请学位级别：硕士专业：声学指导教师：王宁20090601数据驱动声简正波信息提取方法的研究摘要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(matchedfieldprocessing：MFP)[11】【121和匹配简正波处理(matchedmodeprocessing：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

2、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(singularvaluedecomposition：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

3、简正波垂直分布的时间起伏，在一定程度上反应温跃层的时间变化特性。关键词：数据驱动：简正波分离：奇异值分解ExtractionofNormalModeslnformationUsingData‘_‘derivedMethodAbstractInshallowwaterenvironment，normalmodetheoryisarapidnumericalmethodofsoundfieldwithhighaccuracy．Matchedfieldprocessing(MFP)andmatchedmodeprocessing(MMP)usuallyre

4、quireaccurateaprioriknowledgeofthephysicalpropertiesoftheoceananditsbottom，suchasthesound—speedprofileinthewatercolumn，thegeoacousticprofileofthebottomandSOon．However，thecostlyenvironmentalaccuracydemandedbythetwomethodsisoftenunattainable．Sothestudyonthenormalmodesextractionte

5、chniquewithoutanyaprioriinformationabouttheenvironmentisverynecessary．Data—derivednormalmodesextractionusingverticallinearrays(VLAs)dataisstudiedinthispaper，withoutanyaprioriinformationaboutthesound—speedprofileinthewatercolumnandthegeoacousticprofileofthebottom．Themethodisbase

6、donnormalmodemethodofcomputationaloceanacousticsandsingularvaluedecomposition(SVD)，whichareintroducedinthispaper．ThepekeriswaveguideissimulatedbyKrakenasthesoundfieldenvironmentandprocessedusingMATLABtodemonstratetheefficiencyofthismethod．Furthermore，parametersarechangedindivid

7、uallytoexamtheconditionsunderwhichthemodedecompsitioncorrespondtothesingularvaluedecomposition．ThenthedataacquiredfromtheAcousticsExperimentofYellowSeaOceanicFrontandInternalWaves(AEYFl05)isprocessedinChapter4．ThedepthfluctuationofNo．1normalmode’Speakvaluecanreflectthechangeoft

8、idetosomeextent．Keywords：data—derived：extractionofnoma