基于等效密度流体近似反射模型反演海底参数-论文.pdf

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1、第39卷第4期声学学报Vo1．39．No．42014年7月ACTAACUSTICAJu1．2014基于等效密度流体近似反射模型反演海底参数冰于盛齐黄益旺吴琼(哈尔滨工程大学水声技术重点实验室哈尔滨150001)2012年12月27日收到2013年5月5日定稿摘要为了获取海底沉积物的物理和地声特性，根据等效密度流体近似反射模型得到的不同掠射角下的海底反射损失，利用差分进化算法和粒子群算法相结合的两级混合优化算法以及Bayesian反演方法对海底沉积物的孔隙度、平均颗粒粒度、颗粒质量密度以及颗粒体积弹性模量进行反演，再根据这4个物理参数的估计值进一步计算出海底地声参数，包括声速和衰减。通过反演

2、结果与仿真真值的比较可以看出，除颗粒体积弹性模量外，得到的估计结果是令人满意的，特别是这种间接反演海底地声参数的方法对地声参数的估计具有较高的精确性和较强的稳健性，相对误差分别为0．092％和17％。最后，对实验室水池池底沙质沉积物的反射损失数据进行处理，给出了沙质沉积物各参数的估计值、不确定性和相关性，并通过反演结果与部分实测参数值的比较验证了反演方法的可行性。PACS数：43．20，43．30BottomparametersinversionbasedonreflectionmodelofefectivedensityfluidapproximationYUShengqiHUANGYi

3、wangWUQiong(ScienceandTechnologyonUnderwaterAcousticLaboratory，HarbinEngineeringUniversityHarbin150001)ReceivedDec．27，2012RevisedMay5，2013AbstractInordertoobtainthephysicalandgeoacousticpropertiesofmarinesediments，aninversemethodusingreflectionlossofdiferentgrazinganglesispresented．Thereflectionlo

4、ssiscalculatedaccordingtothereflectionmodelofefectivedensityfluidapproximation．Atwo—stephybridoptimizationalgorithmcombiningdiferentialevolutionandparticleswarmoptimizationalongwithBayesianinversionareemployedinestimationofporosity,meangrainsizeglass)densityandbulkmodulusofgrains)respectively．Base

5、donabovephysicalparameters，geoacousticparameters，includingsoundspeedandattenuation，&refurthercalculated．Numericalsimulationsshowthatalltheparameterscanbewellestimatedwiththeexceptionofbulkmodulusofgrains．Inparticular)thisindirectinversemethodforbottomgeoacousticparametersperformshighaccuracyandstr

6、ongrobustness．Therelativeerrorsare0．092％and17％．respectively．Finally．measuredreflectionlossdataofsandysedimentsatthebottomofawatertankisanalyzed，andtheestimationvalue，uncertaintyandcorrelationofeachparameterarepresented．Andtheavailabilityofthisinversemethodisverifiedthroughcomparisonbetweeninverser

7、esultsandpartofmeasuredparameters有助于海洋声场的预报以及水声通信、目标检测和引言识别的实施：另一方面，海底反射声信号携带了有关海底沉积物的大量信息，由此可以利用海底声反射来目前，声波与海底的相互作用得到了越来越多对海底参数进行反演，实现海底遥测。可用于计算海的关注，特别是在浅海环境中，海底声反射是十分底反射系数(或反射损失)的模型很多，主要可以分重要的。一方面，一旦得知海底的平面波反射系