本書以比較簡明的方式向讀者介紹水中物體前向聲散射所涉及的基本理論、規(guī)律以及一些有實際應(yīng)用價值的成果。全書共8章，主要講述了自由空間中典型目標體前向散射聲場特征、信道中目標穿越收發(fā)連線時前向散射引起的聲場幅度和相位等的異常變化特征和規(guī)律，并針對直達波對前向散射波的強干擾，重點闡述了基于信道響應(yīng)規(guī)律和直達波抑制原理的前向散射特征檢測方法，進一步介紹了前向散射聲場特征在目標距離估計中的初步應(yīng)用，并討論了運動目標激發(fā)重力波背景下的聲傳播起伏特征與探測方法。本書主要以作者所在課題組多年來對水中目標前向散射的研究成果為主，同時包含國內(nèi)外研究成果。

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2000年~2004年 西北工業(yè)大學(xué) 教育教學(xué)改革試點班 2004年~2007年 西北工業(yè)大學(xué) 電子信息工程專業(yè)碩士 2007年~2010年 西北工業(yè)大學(xué) 水聲工程專業(yè)博士2012.7-至今， 西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院，副教授、教授 2014.11-2015.6，比利時布魯塞爾自由大學(xué)，訪問學(xué)者（留學(xué)基金委全額資助） 2016.5-至今， 海洋聲學(xué)信息感知工業(yè)和信息化部重點實驗室副主任 2016.6-至今， 西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院聲學(xué)與信息工程系副主任 2017起年擔(dān)任西北工業(yè)大學(xué)青島研究院副院長、西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院副院長主持國家級科研項目5項（國防重點項目2項、國防前沿創(chuàng)新項目1項、國家自然科學(xué)基金2項），省部級基金和重點實驗室基金5項，作為技術(shù)骨干參加國家級重點項目10余項。2017起年擔(dān)任西北工業(yè)大學(xué)青島研究院副院長

目錄
第二版前言
第一版前言
第1章概述 1
1.1 前向散射的含義 1
1.2 自由空間目標聲散射模型 3
1.3 水聲信道中目標的前向散射模型 5
1.4 目標前向散射聲場特征的檢測方法 7
1.5 本書主要內(nèi)容 9
參考文獻 11
第2章 自由空間典型目標體前向聲散射模型及其特征 16
2.1 球體的前向散射聲場 16
2.1.1 球體散射聲場基本理論 17
2.1.2 球體的前向散射聲場特征分析 19
2.2 球殼體的前向散射聲場 22
2.2.1 球殼聲散射的基本理論 23
2.2.2 前向散射聲場特征分析 24
2.3 橢球體的散射函數(shù) 26
2.3.1 等效柱方法的基本理論 26
2.3.2 有限長圓柱殼體的散射模型 28
2.4 復(fù)雜目標遠場聲散射模型 31
2.4.1 虛擬球面聲散射原理 32
2.4.2 球諧波展開模型 33
2.4.3 球心位置對計算結(jié)果的影響 34
2.4.4 Benchmark模型計算結(jié)果 36
2.5.3 數(shù)值算例 40
2.5.4 機理解釋 41
2.6 前向散射目標強度測量方法 42
2.6.1 前向目標強度測量原理 43
2.6.2 測量結(jié)果 45
2.7 本章小結(jié) 49
參考文獻 49
第3章 水聲信道目標前向聲散射的經(jīng)典模型 51
3.1 波數(shù)積分–散射函數(shù)耦合模型 51
3.1.1 模型原理概述 52
3.1.2 快速場算法 54
3.1.3 球體目標的前向散射現(xiàn)象 56
3.2 簡正波–散射函數(shù)耦合模型 58
3.2.1 基本原理 58
3.2.2 前向散射聲吶方程近似計算 60
3.2.3 前向散射聲場仿真 62
3.3 波數(shù)積分–虛源耦合模型 65
3.3.1 基本原理 65
3.3.2 波數(shù)積分–虛源耦合模型特點 66
3.3.3 虛源數(shù)量對計算結(jié)果影響分析 67
3.3.4 虛源分布形式對散射場計算結(jié)果的影響 70
3.4 本章小結(jié) 71
參考文獻 72
第4章 水聲信道目標前向散射聲場特征 74
4.1 前向散射聲場到達能量分布 74
4.1.1 前向散射探測區(qū)域 75
4.1.2 前向散射頻移特征 79
4.2 前向散射引起的聲場模態(tài)變化 82
4.2.1 Pekeris 波導(dǎo)中的模態(tài)耦合 83
4.3.1 直達波的角度到達結(jié)構(gòu) 86
4.3.2 前向散射波的角度到達結(jié)構(gòu) 91
4.3.3 接收信號的角度到達結(jié)構(gòu) 95
4.3.4 湖上實驗 97
4.4 目標前向散射聲場擾動理論 98
4.4.1 聲場擾動波動理論 98
4.4.2 運動目標的聲場干涉理論 100
4.5 前向散射聲場擾動隨深度變化規(guī)律 101
4.5.1 實驗測量方法 101
4.5.2 不同信號的前向散射聲場擾動 102
4.5.3 前向散射聲場擾動隨深度變化規(guī)律 105
4.6 前向散射聲場擾動隨目標距離變化規(guī)律 106
4.6.1 理論分析方法 106
4.6.2 實驗測量方法 107
4.6.3 聲場擾動特征 108
4.6.4 前向散射聲場異常規(guī)律 110
4.7 本章小結(jié) 111
參考文獻 111
第5章 基于水聲信道響應(yīng)的前向散射聲場特征檢測方法 113
5.1 目標前向散射聲場包絡(luò)特征檢測方法 114
5.1.1 信號包絡(luò)檢測方法原理 114
5.1.2 海浪對接收信號包絡(luò)的影響 117
5.1.3 包絡(luò)檢測實驗結(jié)果 119
5.2 前向散射相位特征檢測方法 120
5.2.1 相位突變檢測基本原理 120
5.2.2 相位突變實驗結(jié)果 121
5.3 聲波到達結(jié)構(gòu)異常特征檢測方法 122
5.3.1 聲波到達結(jié)構(gòu)垂直陣提取方法 122
5.3.2 聲波到達結(jié)構(gòu)特征 123
5.4.3 實驗及虛擬時反處理方法 131
5.4.4 時反聲場異常特征提取結(jié)果 133
5.5 本章小結(jié) 135
參考文獻 135
第6章 基于直達波抑制的前向散射特征檢測方法 137
6.1 前向散射聲場的主分量分析方法 137
6.1.1 空域聲場響應(yīng)特征分解方法原理 138
6.1.2 聲場響應(yīng)異常實驗方法 140
6.1.3 聲場響應(yīng)測量結(jié)果 142
6.1.4 不同深度特征提取仿真 144
6.2 基于匹配場處理的直達波抑制方法 146
6.2.1 匹配場抑制原理 146
6.2.2 直達波抑制仿真 148
6.3 基于自適應(yīng)相消原理的增強方法 149
6.3.1 自適應(yīng)相消基本原理 149
6.3.2 湖上實驗分析 151
6.3.3 前向散射聲場增強特征 153
6.4 基于頻域子空間投影的恒虛警檢測方法 157
6.4.1 廣義似然比原理 157
6.4.2 數(shù)值仿真 163
6.4.3 性能分析 165
6.4.4 湖上實驗驗證 166
6.5 低旁瓣脈沖壓縮濾波器設(shè)計方法 167
6.5.1 旁瓣抑制表述 168
6.5.2 最佳累積旁瓣抑制濾波器 169
6.5.3 最佳峰值旁瓣抑制濾波器 170
6.5.4 仿真結(jié)果 171
6.5.5 性能分析及討論 172
參考文獻 181
第7章 前向散射聲場特征在目標距離估計中的應(yīng)用 184
7.1 基于前向散射聲場擾動特征的目標距離估計 184
7.1.1 前向散射距離估計原理 184
7.1.2 前向散射距離估計結(jié)果 186
7.2 基于目標信號相對時延的定位方法 189
7.2.1 干擾背景下定位原理 189
7.2.2 實驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果 193
7.2.3 移動干擾源討論 196
7.3 基于前向散射信號時延特征的目標跟蹤方法 197
7.3.1 跟蹤方法原理 197
7.3.2 水池實驗跟蹤結(jié)果 201
7.3.3 基于時延特征的目標距離估計基本原理 203
7.4 基于變異聲線提取的目標定位方法 204
7.4.1 基本原理 204
7.4.2 數(shù)據(jù)處理結(jié)果 206
7.5 基于遷移學(xué)習(xí)的前向散射目標定位方法 207
7.5.1 遷移學(xué)習(xí)基本原理 208
7.5.2 數(shù)值仿真 211
7.5.3 性能分析 214
7.6 本章小結(jié) 216
參考文獻 217
第8章 源致內(nèi)波聲場變異特征及其檢測方法 219
8.1 源致內(nèi)波流場與聲場研究進展 219
8.1.1 源致內(nèi)波分類 219
8.1.2 研究進展 220
8.3.2 內(nèi)波距離對聲場變異的影響 231
8.3.3 演化時間對聲場變異的影響 233
8.4 基于聲強變異特征增強的水下目標探測方法 237
8.4.1 基于主分量特征重構(gòu)方法基本原理 237
8.4.2 湖上實驗 239
8.5 水下目標透射式聲探測的工作深度優(yōu)化方法 241
8.5.1 水下目標二維概率分布 241
8.5.2 探測性能評估與工作深度優(yōu)化 242
8.5.3 數(shù)值仿真 243
8.6 本章小結(jié) 245
參考文獻 246