第1章 引论 1
1.1 背景 1
1.1.1 框架 1
1.1.2 体系 2
1.2 测量与预报 4
1.3 建模研究的进展 7
1.4 仿真研究的进步 9
1.5 当今的挑战 11
1.5.1 海军作战 12
1.5.2 海上工业 14
1.5.3 作业海洋学 16
1.6 海洋声反演 17
1.7 标准定义 19
第2章 海洋声学 21
2.1 背景 21
2.2 物理与化学特性 22
2.2.1 温度分布 23
2.2.2 盐度分布 25
2.2.3 水团 25
2.3 声速 28
2.3.1 计算和测量 28
2.3.2 声速分布 31
2.4 边界 38
2.4.1 海面 38
2.4.2 冰盖 43
2.4.3 海底 43
2.5.1 大尺度特征 48
2.5 动力学特性 48
2.5.2 中尺度特征 49
2.5.3 小尺度特征 61
2.6 生物 62
第3章 传播Ⅰ：观测与物理模型 64
3.1 背景 64
3.2 测量方法特性 65
3.3 基本概念 66
3.4 海面边界 73
3.4.1 前向散射与反射损失 74
3.4.2 镜像干涉与频率效应 75
3.4.3 混浊与气泡 77
3.4.4 与冰的相互作用 79
3.5 海底边界 81
3.4.5 测量 81
3.5.1 前向散射与反射损失 83
3.5.2 干涉与频率效应 88
3.5.3 沉积物引起的衰减 88
3.5.4 测量 90
3.6 海水中的衰减与吸收 90
3.7 海面波导 93
3.7.1 混合层的分布 93
3.7.2 一般传播特性 97
3.7.3 低频截止 102
3.8 深海声道 103
3.9 汇聚区 105
3.10 可靠声路径 106
3.11 浅海波导 106
3.12 北极区半声道 108
3.13 相干性 110
第4章 传播Ⅱ：数学模型（第1部分） 112
4.1 背景 112
4.2 传播建模的理论基础 113
4.2.1 波动方程 113
4.2.2 建模技术的分类 115
4.3 射线理论模型 116
4.3.1 基本理论 116
4.3.2 焦散线 119
4.3.3 高斯型声束轨迹 120
4.3.4 与距离的关系 120
4.3.5 声线抵达结构 123
4.3.6 声束位移 125
4.4.1 基本理论 128
4.4 简正波模型 128
4.4.2 简正波解 129
4.4.3 频散效应 132
4.4.4 实验测量 132
4.4.5 与距离的关系 134
4.4.6 高频适用性 135
4.4.7 楔形模式 135
4.5 多路径展开模型 136
4.6 快速声场模型 137
4.7 抛物型方程模型 139
4.7.1 基本理论 139
4.7.2 数值技术 141
4.7.3 大角度与三维适用性 145
4.7.5 高频适用性 146
4.7.4 距离-折射修正 146
4.7.6 时域应用 147
4.8 RAYMODE模型——一个具体的例子 147
4.9 数值模型总汇 155
第5章 传播Ⅱ：数学模型（第2部分） 171
5.1 背景 171
5.2 海面波导 171
5.2.1 射线理论模型 171
5.2.2 波动理论模型 173
5.2.3 海洋学混合层模型 175
5.3 浅海波导模型 177
5.3.1 浅海传播特性 177
5.3.3 数值模型 181
5.3.2 最佳传播频率 181
5.3.4 经验模型 187
5.4 北极区模型 193
5.4.1 北极区环境模型 193
5.4.2 北极区传播模型 193
5.4.3 数值模型 194
5.4.4 经验模型 195
5.5 数据支持需求 197
5.5.1 声速剖面的综合 199
5.5.2 地球曲率修正 201
5.5.3 融合技术 202
5.6 特殊应用和反演技术 202
5.6.1 随机建模 203
5.6.2 宽带建模 204
5.6.3 匹配场处理 206
5.6.4 变换方法 208
5.6.5 混沌 208
5.6.6 三维建模 210
5.6.7 海洋锋面、涡旋和内波 211
5.6.8 海洋学-声学耦合建模 216
5.6.9 声层析技术 218
5.6.10 相轭与时反镜 222
5.6.11 地理声学反演推导 223
第6章 噪声Ⅰ：观测与物理模型 225
6.1 背景 225
6.2 噪声源和噪声谱 225
6.2.2 航运噪声 228
6.2.1 地震噪声 228
6.2.3 生物噪声 229
6.2.4 风雨噪声 231
6.3 与深度的关系 233
6.4 指向性 235
6.5 北极区的环境噪声 236
6.6 声学照明 238
6.7 地声学反演 239
第7章 噪声Ⅱ：观测与物理模型 240
7.1 背景 240
7.2 噪声建模的理论基础 240
7.3 环境噪声模型 242
7.4 RANDI模型——一个具体的例子 245
7.4.2 噪声源及其谱 246
7.4.3 指向性 246
7.4.1 传播损失 246
7.4.4 最新进展 248
7.5 噪声槽陷 250
7.6 波束噪声统计模型 253
7.7 数据支持需求 254
7.8 数值模型总汇 257
第8章 混响Ⅰ：观测与物理模型 260
8.1 背景 260
8.2 体积混响 261
8.2.1 深水散射层 262
8.2.2 柱或积分散射强度 262
8.3 界面混响 264
8.3.1 海面混响 264
8.2.3 垂直散射卷流 264
8.3.2 冰下混响 269
8.3.3 海底混响 269
8.4 反演技术 272
第9章 混响Ⅱ：数学模型 274
9.1 背景 274
9.2 混响建模的理论基础 274
9.2.1 基本方法 274
9.2.2 最新进展 276
9.3 单元散射模型 278
9.3.1 体积混响理论 279
9.3.2 界面混响理论 280
9.4 REVMOD模型——一个具体例子 281
9.5 双基地混响 287
9.5.1 计算上的考虑 287
9.5.2 双基地声学模型——一个具体的例子 288
9.6 点散射模型 291
9.6.1 计算上的考虑 291
9.6.2 冰下混响仿真模型——一个具体的例子 291
9.7 数值模型总结 293
第10章 声呐性能模型 296
10.1 背景 296
10.2 声呐方程 297
10.3 NISSM模型——一个具体例子 303
10.3.1 传播 303
10.3.2 混响 306
10.3.3 目标回声 308
10.3.4 噪声 308
10.3.5 信噪比 308
10.3.6 检测概率 310
10.3.7 模型输出 311
10.4 模型操作系统 315
10.4.1 系统结构 316
10.4.2 声呐建模函数 317
10.4.3 系统的使用 318
10.4.4 通用声呐模型——一个具体例子 321
10.4.5 综合声系统仿真——一个具体例子 322
10.5 数据源与可用性 323
10.6 数字化模型概要 327
第11章 模型评估 332
11.1 背景 332
11.2 以往的模型评估工作 333
11.3 解析的标准解 334
11.4 定量的精度评测 337
11.5 POSSM的经验——一个特例 339
11.6 评估指南 344
11.6.1 文档 344
11.6.2 验证 344
11.6.3 有效性 345
11.6.4 可维护性 346
11.6.5 可用性 346
11.7 文档标准 347
第12章 仿真 350
12.1 背景 350
12.2 分层等级 351
12.2.1 工程级 352
12.2.2 交战级 352
12.3 仿真的基础支撑 353
12.2.3 任务级 353
12.2.4 战场级 353
12.4 高层体系结构 354
12.5 测试平台 355
12.6 应用 357
12.6.1 系统工程 358
12.6.2 基于仿真的采购 358
12.6.3 作战分析 363
12.6.4 训练 364
附录A 缩略语 367
附录B 专业术语表 385
附录C 网站 396
参考文献 400