穩(wěn)健匹配場反演與噪聲抑制技術研究.pdf

1、本文以淺海底質參數的匹配場反演和失配環(huán)境下水面噪聲源的匹配場干擾抑制技術為主要的應用背景，從淺海聲場的拋物方程建模分析、匹配場反演優(yōu)化算法的構造、匹配場反演結果的不確定性評價算法的構造、失配環(huán)境下的匹配場干擾抑制算法的設計等方面進行了深入的研究。主要研究內容和取得成果有： (1)依據廣義鄰域優(yōu)化算法構造理論設計了匹配場反演所必須的全局優(yōu)化算法。對現存優(yōu)化算法的優(yōu)缺點進行了對比分析，利用匹配場反演標準測試問題選擇了構成混合優(yōu)化算法

2、的基本算法，并根據匹配場反演問題的特點確立了混合優(yōu)化算法的結構和混合原則，提出了衡量算法性能的指標。最后利用標準測試問題對新、舊算法的性能進行了對比分析，表明混合尋優(yōu)算法是高效的。 (2)應用貝葉斯分析與推斷理論，研究了匹配場反演結果的不確定性問題。建立了完全貝葉斯分析與經驗貝葉斯分析的數學模型，并討論了與不同模型相關的計算復雜性問題。用標準測試問題，分別就小維度參數反演問題和高維度參數反演問題進行了詳細的定性與定量的分析。對于

3、參數數量少的小維度參數反演，重點分析了數值計算模型的精度。利用所導出的解析解，從反演頻率的高低、使用頻率的數量多少、信噪比的變化等方面檢驗了數值模型的精確性，結果表明數值模型能完全滿足匹配場反演結果不確定性分析的要求。在高維參數反演的場合，已有的分析表明，計算復雜度與反演參數數量呈指數關系。應用上述數值分析模型和高等統計模擬計算方法，導出了一種基于全局優(yōu)化算法的不確定性量化算法，在計算精度與計算時間上達到了較好的平衡。 (3)進

4、行了匹配場反演方法的試驗數據驗證。運用1993年SACLANT中心ELBA島淺水試驗數據，對本文提出的算法進行了全面的檢驗與驗證。利用所獲得的數據，對不同頻率范圍、不同時段的數據分別進行了反演。對各種反演情況下的反演結果進行了對比分析，并對反演結果進行了解釋。結果表明本文提出的算法能夠應用于實際。 (4)進行了穩(wěn)健匹配場噪聲抑制算法研究。對常規(guī)空域濾波器對環(huán)境參數失配敏感的原因進行了分析，提出使用擾動環(huán)境參數，結合具體的搜索位置