海洋声速场中的数据同化方法研究

摘要

声速剖面是水下声传播、通信、信号处理等方面研究所需的重要物理量，声速剖面信息的获取途径有很多种，例如通过海洋动力学模型获取声速剖面、直接进行区域声速剖面测量、利用声传播模型进行声速剖面反演的海洋声层析技术等。数据同化技术能够通过融合不同方式获得的信息，将不同性质的数据有效地结合，以提高声速剖面估计的准确度。
　　目前，基于射线理论中声传播时间的声速剖面反演由于具有计算速度快、受海底声学参数影响小等优点而被广泛应用。但在实际应用中，声传播时间往往存在一些技术上或人为方面的测量误差，存在一定的不确定性，对声速剖面反演结果产生不良影响。
　　本文研究了海洋观测中的数据同化方法，对海表温度的SST抛物回归预测模型进行了数据同化方法改进；在综合考虑声传播模型及声学测量不确定性的基础上，建立了基于三维变分法的声速剖面数据同化处理系统；仿真分析了测量误差对声速剖面反演精度的影响，并利用数据同化系统对存在测量误差及不确定度的反演结果进行了校正，给出校正后的声速剖面结果。研究结果表明，数据同化技术能综合考虑声速剖面反演过程中各种测量要素存在的不确定性，能够在综合考虑各种误差的条件下较精确的估计出声速场。数据同化技术为声速剖面反演及海洋声学研究提供了新思路。

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第1章 绪论

1.1引言

1.2论文研究的意义和目的

1.3国内外研究现状

1.4本文的主要内容

第2章 海洋数据同化理论

2.1概述

2.2几种常见的数据同化算法

2.3海洋观测中的数据同化方法应用

2.4本章小结

第3章 海洋声速场数据同化系统

3.1声学数据同化系统通用框架

3.2海洋声传播模型

3.3利用射线声学方法反演海洋声速场的基本理论

3.4基于射线声学模型的声速场数据同化系统

3.5本章小结

第4章 海洋声速场数据同化系统仿真及分析

4.1仿真环境及数据描述

4.2量子粒子群算法反演声速剖面仿真

4.3海洋声速场的数据同化处理

4.4本章小结

结论

参考文献

致谢