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| 編輯推薦： |
1.深海海洋环境与陆地上的地形地貌和大气环境一样复杂多变，研究深海中的声学问题与探测技术颇具重要意义。
2.本书填补了我国国内还没有专门讨论有关深海声学与探测技术专著的空白。
3.著作专门针对深海声学与探测技术问题，重点强调声学反演与探测相关的理念，力求深入浅出，内容全面但不失专业性。
4.著作为我国走出浅海、走向深海的海上战略空间两洋一海（我国南海、西太平洋和印度洋）深海区科研工作，提供了颇有价值的指导和参考。
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| 內容簡介： |
本书较为系统地介绍了深海声学与探测技术的相关思想、原理和方法。全书共分9章，包括深海环境的复杂性、深海声传播理论、典型深海环境声传播现象、深海环境声学反演方法、深海探测中环境噪声和混响干扰、深海声学探测方法与技术、深海声学实验技术和设备等诸多方面。
本书重点强调声学反演与探测相关的理念，力求叙述深入浅出。
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| 關於作者： |
李整林，中国科学院声学研究所研究员，声场声信息国家重点实验室副主任，中国声学学会水声学分会副主任。
杨益新，西北工业大学航海学院院长，教授，水下信息与控制重点实验室主任，中国声学学会水声学分会主任。
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| 目錄：
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第1章绪论1
1.1深海声学与探测技术简介3
1.2深海声学与探测技术国内外发展现状5
1.2.1声传播理论与计算模型研究现状5
1.2.2深海声传播与环境参数反演研究现状7
1.2.3深海水下目标定位研究现状10
1.3声呐方程11
参考文献12
第2章深海环境15
2.1典型深海声道17
2.1.1深海声道17
2.1.2表面声道19
2.1.3完全不完全声道21
2.2深海水平非均匀性22
2.2.1海洋内波22
2.2.2中尺度涡23
2.2.3海洋锋面25
2.3深海地形27
2.3.1深海平原28
2.3.2海底斜坡29
2.3.3海底山29
2.3.4海沟32
2.4深海海底特性33
2.4.1底质类型33
2.4.2海底沉积层的声学参数36
参考文献37
第3章深海声传播理论39
3.1射线理论41
3.1.1基本理论41
3.1.2高斯射线束理论43
3.2简正波理论45
3.2.1基本理论46
3.2.2水平不变海洋声道中的WKBZ简正波方法47
3.2.3水平缓变海洋声道中的WKBZ绝热简正波理论53
3.3抛物方程理论57
3.4混合声场计算模型59
3.4.1基于WKBZ理论的耦合简正波抛物方程理论59
3.4.2三维耦合简正波抛物方程理论63
3.4.3三维绝热简正波抛物方程理论65
参考文献71
第4章典型深海环境下声传播现象73
4.1深海远程声传播75
4.1.1北太平洋远程声传播75
4.1.2西太平洋远程声传播79
4.2深海斜坡环境声传播84
4.2.1大陆坡向深海声传播84
4.2.2深海斜坡环境声传播87
4.3海底山环境声传播92
4.4跨海沟声传播96
4.5中尺度涡环境下声传播98
4.6深海声场空间相关特性102
4.6.1声场空间相关与声呐时空增益102
4.6.2会聚区声场水平纵向相关104
4.6.3直达声区声场水平纵向相关106
4.6.4声影区声场水平纵向相关108
4.6.5深海声场垂直相关特性111
参考文献113
第5章深海环境声学反演115
5.1海洋声学反演概述117
5.2深海声层析119
5.2.1基于海底水平阵列的海洋声层析方法120
5.2.2基于海洋环境噪声的被动声层析方法126
5.2.3深海最严经验模态声层析方法128
5.3深海海底参数声学反演133
5.3.1海底参数模型及其敏感性分析134
5.3.2多物理量联合参数反演方法138
5.3.3深海海底参数声学反演141
参考文献145
第6章深海探测中的背景干扰147
6.1深海环境噪声149
6.1.1海洋环境噪声源经验公式150
6.1.2海洋环境噪声模型152
6.1.3台风过程海洋环境噪声159
6.2深海混响162
6.2.1海洋混响基本概念162
6.2.2海洋混响模型164
6.2.3深海混响实验结果170
参考文献172
第7章深海水下目标声学探测技术175
7.1深海直达声区水下目标定位177
7.1.1深海直达声区声传播特性177
7.1.2深海直达声区到达结构分析178
7.1.3多途到达时延与水下声源距离估计方法180
7.1.4利用多途到达结构的水下声源距离深度联合估计方法182
7.1.5基于大深度矢量水听器的近水面声源定位方法189
7.2声影区与深海海底反射模式195
7.2.1海底反射模式适用的水文条件195
7.2.2声呐接收指向性对深海探测性能的影响199
7.2.3海底反射模式的波束角度201
7.2.4陷获率及海底反射模式适用性202
7.3基于海底反射模式多途到达信息的目标探测技术204
7.3.1海底反射模式下多途时间到达结构与目标定位方法205
7.3.2深海海底反射声区的声线到达方位及偏差修正207
7.4基于海底反射模式干涉结构的深海目标探测技术215
7.4.1海底反射声区声场干涉结构及其与目标位置的关系216
7.4.2利用深海干涉结构的近水面声源被动测距方法221
7.4.3深海反射区干涉结构定位实验结果223
7.5基于机器学习的深海水声被动定位方法228
7.5.1基于声场干涉结构的深海直达声区声源定位228
7.5.2基于单阵元自相关函数的深海直达声区声源定位方法233
7.5.3基于垂直阵列的多任务卷积网络定位方法238
参考文献243
第8章深海声学实验技术及设备245
8.1深海声学实验概述247
8.2深海大深度声学接收系统248
8.2.1深水自容式水声信号记录仪249
8.2.2深水自容式水声与水文同步记录仪251
8.2.3深水USR在滑翔机上的应用251
8.3深海大深度声学发射潜标257
参考文献260
第9章深海声学与探测技术展望263
9.1深海声学机理的深入掌握265
9.2深海探测技术的全面提升266
参考文献268
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| 內容試閱：
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我国走出浅海、走向深海的海上战略空间两洋一海（我国南海、太平洋和印度洋）大部分属于深海区，其不仅存在着斜坡、海底山、海沟等复杂地形，同时中尺度涡旋等动力学现象频发，导致水下声场变化复杂，进而影响声呐的探测性能。我国海洋声学研究过去多局限在浅海，在浅海声学理论、声学反演及水声探测应用等方面研究成果显著。与浅海声学研究相比，受大深度声学测量的实验设备等条件限制，我国在深海声学及水下探测等方面的研究进展相对缓慢。近年来，随着国家海洋专项的成功实施，我国在深海声学实验手段方面得到了显著改善，完成了一系列海上实验观测，对深海声传播规律、声场时空频相关特性等方面的认识大幅度提高，并在此基础上发展了深海水下目标探测方法，为我国海洋声学研究与探测技术走向深海奠定了重要基础。
考虑到目前我国还没有一本专门讨论有关深海声学与探测技术的专著，本书在深入研究国内外相关理论成果的基础上，结合课题组多年来的研究成果，对深海声学探测相关的思想、原理和方法进行了系统深入的介绍。本书主要的撰写目的是对深海声传播、噪声和混响理论进行详细梳理，在认识复杂深海环境下的声场时空频特征规律基础上，提出适用于深海环境的参数反演与水声探测方法，为深海环境下的声呐算法设计、探测应用与效能评估等提供理论指导。
本书共分9章，具体章节安排如下： 第1章为绪论，对深海声学研究和探测技术的重要性及国内外研究现状进行总结；第2章为深海环境，对影响深海声传播和探测的水体环境、地形和底质因素进行归纳；第3章从完整性角度介绍了适用于深海的射线、简正波、抛物方程理论，以及混合声场计算模型；第4章介绍了典型深海斜坡、海底山、海沟和中尺度涡旋等复杂海洋中的声传播现象、机理和声场空间相关特性；第5章介绍了深海声学反演方法，主要包括海洋声层析和海底参数声学反演，为声呐在深海应用提供环境支持；第6章介绍了与深海探测相关的环境噪声场特性与模型、深海混响模型与衰减规律；第7章主要介绍了典型的深海直达声区和声影区（海底反射声区）的声传播特征，以及利用深海多途到达特征、宽带声源干涉结构与声源位置参数关系实现水下目标定位的各类方法；第8章介绍了深海声学实验技术和探测原理，以及与海上实验验证相关的深海大深度接收系统和自主发射潜标系统；第9章给出了深海声学与探测技术未来发展展望。
在本书撰写过程中，得到了中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室张仁和院士的指导，郭永刚研究员、江磊研究员和韩一丁高级工程师等负责了深海声学接收和发射设备的研发工作，部分成果内容得到李风华研究员、王海斌研究员、彭朝晖研究员、郭良浩研究员、周士弘研究员、鄢锦研究员、任云研究员、王光旭副研究员、何利副研究员、余炎欣副研究员、吴双林博士、孙梅博士和刘若芸博士的大力支持，部分内容来自李文、胡治国、李晟昊、蒋东阁、李鋆、吴丽丽、李梦竹、刘姗琪、吴俊楠、张青青、王梦圆、杨习山、肖瑶、刘一宁、王龙昊、肖鹏等研究生的毕业论文，西北工业大学刘文旭、陈栋、李杰美慧、张英豪等研究生参与了部分章节的写作，中国科学院沈阳自动化研究所俞建成研究员在水下滑翔机和AUV平台撰写方面给予了支持，中船重工集团第七○四研究所的田立群副主任等对本书的编辑出版组织等给予了帮助与支持，在此一并表示感谢。
本书的研究工作先后获得了国家自然科学基金重点项目、国际合作项目、面上项目，以及国家全球变化与海气相互作用专项、973重大基础研究项目、科技部海洋863重大项目和国家重点研发计划项目的资助，在此表示感谢。
书中涉猎的深海声学与探测技术面较广，鉴于作者水平与经验有限，难免有所疏漏，敬请读者批评指正。
作者
2020年8月
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