●第1章 緒論1
1.1 研究意義1
1.2 研究歷史和現狀3
1.2.1 海洋聲學主要工作3
1.2.2 聲源被動定位方法10
1.3 本書的結構13
第2章 基本知識介紹16
2.1 概述16
2.2 聲場傳播模型16
2.2.1 理想流體介質中的波動方程16
2.2.2 射線模型18
2.2.3 簡正波模型20
2.2.4 拋物方程模型21
2.3 全球水聲環境主要參數分布23
2.3.1 數據集23
2.3.2 海底地形23
2.3.3 聲速剖面分布24
2.3.4 深海聲道軸深度28
2.3.5 表面波導厚度29
2.3.6 臨界深度分布30
2.4 典型聲傳播模式分析31
2.4.1 大陸坡及大陸架斜坡傳播模式31
2.4.2 海底反射模式42
2.4.3 表面波導模式和洩漏模式44
2.4.4 可靠聲路徑47
2.4.5 海底反射與表面波導洩漏能量對比50
2.5 水聲信號定位方法52
2.5.1 方位估計（DOA）算法52
2.5.2 匹配場信號處理55
2.5.3 基於稀疏表示的DOA方法58
本章小結64
第3章 淺海窄帶聲源定位方法65
3.1 概述65
3.2 水平線陣列聲場定位原理66
3.2.1 線性匹配場定位原理及其評價指標66
3.2.2 時反聚焦定位原理及其評價指標68
3.3 匹配場定位性能分析69
3.3.1 仿真條件69
3.3.2 水平線陣列深度對匹配場定位性能的影響70
3.3.3 海底水平線陣列的匹配場定位性能75
3.4 時反聚焦定位性能分析76
3.4.1 仿真條件76
3.4.2 水平線陣列深度對時反聚焦性能的影響76
3.4.3 海洋環境對水平線陣列時反聚焦性能的影響78
3.5 匹配場定位的虛擬時反實現方法80
3.5.1 虛擬時反實現方法80
3.5.2 傳統匹配場處理和虛擬時反實現方法比較82
3.5.3 仿真數據分析85
3.5.4 實驗數據分析88
本章小結92
第4章 淺海寬帶聲源定位方法94
4.1 概述94
4.2 基於自相關函數的定位方法95
4.2.1 多途信道模型及環境敏感性分析95
4.2.2 本征聲線特征參數的提取及其定位方法98
4.2.3 自相關函數匹配的穩健目標定位方法100
4.2.4 仿真分析105
4.2.5 實驗數據分析109
4.3 基於多途到達結構的近距離聲源定位方法112
4.3.1 淺海多途到達結構特征112
4.3.2 多途到達結構匹配的定位方法113
4.3.3 仿真驗證115
4.4 基於簡正波模態消頻散變換的定位方法116
4.4.1 淺海簡正波模態頻散特性116
4.4.2 定位方法117
4.4.3 海底參數與聲源位置參數的同時求解119
4.4.4 實驗數據分析123
4.5 基於集合卡爾曼濾波的聲源跟蹤方法127
4.5.1 集合卡爾曼濾波簡介127
4.5.2 運動聲源跟蹤定位方法127
4.5.3 仿真分析131
4.5.4 實驗數據分析140
本章小結144
第5章 基於深海近海面陣列的聲源定位方法146
5.1 概述146
5.2 基於海底反射信號多途到達結構的定位方法146
5.2.1 深海多途到達結構特征147
5.2.2 聯合定位方法（SE方法）的應用148
5.2.3 實驗數據處理149
5.3 基於幾何關繫近似的聲源定位方法157
5.3.1 多途時延的幾何關繫模型157
5.3.2 定位方法介紹159
5.3.3 實驗數據處理161
本章小結163
第6章 深海可靠聲路徑下基的聲源定位方法164
6.1 概述164
6.2 可靠聲路徑的聲場特性分析165
6.2.1 無影區特性165
6.2.2 聲傳播特性分析167
6.3 基於延時互相關函數的定位方法171
6.3.1 基於射線理論的聲場互相關特性分析171
6.3.2 運動聲源測速和定深方法172
6.3.3 聲場互相關仿真和應用分析175
6.3.4 實驗數據處理182
6.3.5 方法應用和誤差分析186
6.4 基於直達波-海面反射波時延的運動聲源定位方法研究187
6.4.1 擴展卡爾曼濾波理論介紹187
6.4.2 聲源速度位置估計方法及仿真分析188
6.4.3 實驗數據處理195
本章小結198
第7章 深海可靠聲路徑下基的聲源定位方法199
7.1 概述199
7.2 基於多途時延差深海匹配定位方法199
7.2.1 匹配定位方法原理199
7.2.2 定位方法仿真結果和誤差分析200
7.2.3 實驗數據驗證203
7.3 雙水聽器互相關函數匹配定位方法204
7.3.1 基於互相關函數匹配的被動定位方法204
7.3.2 定位方法的模糊平面及性能分析208
7.3.3 互相關函數的稀疏重構方法219
7.3.4 實驗數據處理220
本章小結225
第8章 深海可靠聲路徑下基於垂直線陣列的聲源定位方法226
8.1 引言226
8.2 基於多途到達結構的定位方法研究226
8.2.1 加權子空間擬合匹配定位方法（WSF-MF）的應用226
8.2.2 WSF-MF方法的定位精度及穩健性分析227
8.3 聲場空頻域聯合的定位方法研究235
8.3.1 聯合定位方法及算例235
8.3.2 聯合定位方法性能分析241
8.3.3 聯合定位方法應用於水面和水下聲源分類244
8.3.4 實驗數據處理249
本章小結252
第9章 深海可靠聲路徑下的干涉條紋特征及其應用254
9.1 概述254
9.2 勞埃德鏡的簡正波分析255
9.2.1 等聲速波導環境255
9.2.2 深海環境260
9.3 干涉條紋分析263
9.3.1 中等距離內的3種干涉條紋263
9.3.2 干涉條紋軌跡的計算方法267
9.4 深度估計中的應用268
9.4.1 MIS方法268
9.4.2 MFS方法270
9.4.3 MIS方法和MFS方法的性能分析273
9.5 海上實驗數據驗證274
9.5.1 采用MIS方法估計氣槍聲源深度276
9.5.2 采用MFS方法估計爆炸聲源深度277
本章小結277
第10章 陣列流形失配條件下的水平線陣列測向方法279
10.1 概述279
10.2 基於稀疏性的被動合成孔徑定位與子陣處理方法279
10.2.1 運動直線陣列被動合成孔徑方法（PSA）原理介紹279
10.2.2 子陣位移誤差對PSA方法的影響282
10.2.3 子陣位移誤差時的直線陣列稀疏貝葉斯DOA284
10.2.4 基於稀疏貝葉斯的直線陣列PSA293
10.3 海底水平線陣列測向誤差分析及誤差修正方法研究297
10.3.1 測向誤差的物理成因297
10.3.2 測向誤差隨聲源距離和聲源方向變化規律研究302
10.3.3 測向誤差修正方法309
本章小結311
參考文獻313
本書繫統地介紹了水下聲源定位理論與技術。全書共10章，包括緒論、基本知識介紹、淺海窄帶聲源定位方法、淺海寬帶聲源定位方法、基於深海近海面陣列的聲源定位方法、深海可靠聲路徑下基的聲源定位方法、深海可靠聲路徑下基的聲源定位方法、深海可靠聲路徑下基於垂直線陣列的聲源定位方法、深海可靠聲路徑下的干涉條紋特征及其應用、陣列流形失配條件下的水平線陣列測向方法。本書融入了作者團隊10餘年來在水下聲源定位方面的理論與技術科研成果，納入了作者團隊在國內外重要期刊上發表的40餘篇論文，同時也參考了少量國內外相關的研究工作文獻。本書對水下聲源定位問題敘述詳盡，理論、方法與技術的分析力求繫統、深入，闡述深入淺出，便於自學。本書可供水聲工程、海洋工程、水中兵器、海洋監測、海洋開發等領域的科研工作者、教學人員、研究生和本科生參考。
