海底反射损失的高分辨率估计方法

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海底反射损失的高分辨率估计方法

在海洋声学中，海底反射损失是一个重要的物理量，不仅可以用于传播损失的计算，也可以用来反演海底参数（如声速、密度、吸收系数等）。海底反射损失与声波频率和掠射角有关，近年来出现了多种估计方法，其中一种简单的被动方法是对环境噪声做垂直波束形成，来自海底与来自海面的噪声比例能够反映出海底反射损失的大小［1］。该方法的一个主要优点是能够直接得到反射损失，不需要任何反演机制。但有一个明显的缺点，当垂直接收阵较短时，由于角度分辨率不足，结果误差较大。

为了提高角度分辨率，科学家们最近提出了一种估计海底反射损失的新方法［2-3］。该方法在频率-波数域利用环境噪声垂直相关函数计算海底的反射系数，其本质等价于文献［1］中的波束形成方法。但是，该方法在实现过程中利用了环境噪声相关函数的共轭对称性，即对于一个实际孔径为L的垂直阵，可以求得［-L，L］范围内的相关函数，相当于将阵的长度或阵元数目增加了一倍，进而提高了海底反射损失估计的角度分辨率。该方法在仿真和实验数据中均得到了验证，使用16阵元估计海底反射损失与波束形成方法使用32阵元得到的结果角度分辨率相当。

（秦继兴编译自 ［1］HARRISON C H，SIMONS D G.Geoacoustic inversion of ambient noise：A simple method［J］.J.Acoust.Soc.Am.，2002，112（4）：1377—1389.［2］SIDERIUS M，MUZI L，HARRISON C H，et al.Synthetic array processing of ocean ambient noise for higher resolution seabed bottom loss estimation［J］.J.Acoust. Soc.Am.，2013，133（3）：EL149—EL155.［3］MUZI L，SIDERIUS M，QUIJANO J E，et al. High-resolution bottom-loss estimation using the ambient-noise vertical coherence function［J］.J. Acoust.Soc.Am.，2015，137（1）：481—491.）