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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