An Introduction to Underwater Acoustics pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Springer

作者:Xavier Lurton

出品人:

页数:356

译者:

出版时间:2002-12-16

价格:USD 189.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540429678

丛书系列:

图书标签:

Underwater Acoustics
Acoustics
Signal Processing
Ocean Engineering
Physics
Engineering
Marine Science
Sonar
Underwater Communication
Oceanography

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具体描述

Presented in a clear and concise way as an introductory text and practical handbook, the book provides the basic physical phenomena governing underwater acoustical waves, propagation, reflection, target backscattering and noise. It covers the general features of sonar systems, transducers and arrays, signal processing and performance evaluation. It provides an overview of today's applications, presenting the working principles of the various systems. From the reviews: "Presented in a clear and concise way as an introductory text and practical handbook, the book provides the basic physical phenomena governing underwater acoustical waves, propagation, reflection, target backscattering and noise. a ] It provides an overview of todaya (TM)s applications, presenting the working principles of the various systems." (Oceanis, Vol. 27 (3-4), 2003) "This book is a general survey of Underwater Acoustics, intended to make the subject a as easily accessible as possible, with a clear emphasis on applications.a (TM) In this the author has succeeded, with a wide variety of subjects presented with minimal derivation a ] . There is an emphasis on technology and on intuitive physical explanation a ] ." (Darrell R. Jackson, Journal of the Acoustic Society of America, Vol. 115 (2), February, 2004) "This is an exciting new scientific publication. It is timely and welcome a ] . Furthermore, it is up to date and readable. It is well researched, excellently published and ranks with earlier books in this discipline a ] . Many persons in the marine science field including acousticians, hydrographers, oceanographers, fisheries scientists, engineers, educators, students a ] and equipment manufacturers will benefit greatly by reading all or part of this text. The author is to be congratulated on his fine contribution a ] ." (Stephen B. MacPhee, International Hydrographic Review, Vol. 4 (2), 2003)

《深海迷踪：海洋声学与水下导航前沿探索》作者：资深海洋声学与水下机器人研究团队出版社：远洋科技出版社 ISBN： 978-7-5180-XXXX-X 装帧：精装，全彩插图定价： 398.00 元 --- 内容简介：在人类对地球表面超过百分之七十的覆盖物——海洋的认知中，声波始终扮演着无可替代的关键角色。从远古的鲸歌到现代的深海探测，水下声学不仅是理解海洋物理环境、生物活动的窗口，更是实现精确水下作业、保障海上安全的核心技术支撑。本书《深海迷踪：海洋声学与水下导航前沿探索》，并非对传统声学理论的重复梳理，而是聚焦于当前海洋声学领域最具挑战性、发展最迅猛的交叉前沿方向，深入剖析了面向复杂水下环境的高性能声学系统设计、先进信号处理算法的工程化应用，以及在极端条件下的水下定位与自主导航技术。本书汇集了过去十年间全球领先的科研机构在深海、浅海、混杂海洋环境（如冰下、河口、火山活动区）的最新研究成果与工程实践经验。全书结构严谨，理论深度与工程实用性并重，旨在为海洋工程技术人员、水下机器人（AUV/ROV）开发者、海洋环境监测专家，以及海洋声学专业的高年级本科生和研究生提供一本兼具前瞻性与操作指导价值的参考著作。第一部分：复杂海洋环境下的声场建模与反演本部分将传统传播理论提升至考虑多尺度、多因素耦合的现代声场建模范畴。重点在于突破线性假设和均匀介质的限制。 1. 随机与非均匀声场的高精度模拟：传统抛物方程和射线追踪方法在描述强湍流、海洋内部波、以及复杂海底起伏（如深海热液喷口附近或珊瑚礁区）时的局限性被深刻剖析。本书详细介绍了基于波数积分分解（Wavenumber Integration Decomposition, WID）的快速算法，以及结合非线性波动方程的数值模拟技术，特别关注了表面粗糙度和水下气泡层对高频声传播的影响机制与量化模型。 2. 海底声学特性的精确反演：海底地貌和沉积物类型是影响声衰减和混响特性的决定性因素。本章超越了传统的测深与声速剖面反演，重点探讨了基于宽带多频带数据的声阻抗层析成像技术（Acoustic Impedance Tomography, AIT）。内容涵盖了如何利用海洋观测网络（如海底电缆和浮标阵列）的分布式接收数据，通过贝叶斯反演框架，构建出高分辨率的三维海底声学参数图谱，这对浅海油气勘探和水下安全监测至关重要。 3. 瞬态与宽带信号处理的新范式：面对快速变化的海洋事件（如水下爆炸、大型物体的瞬间移动），传统窄带分析方法滞后。本书引入了时频分析的新工具，如小波变换、经验模态分解（EMD）在水下瞬态信号去噪与特征提取中的应用。同时，针对高分辨率海洋声学成像的需求，详细阐述了合成孔径声纳（Synthetic Aperture Sonar, SAS）数据的实时聚焦算法，并探讨了如何利用深度学习网络加速高保真度的三维声学重构。第二部分：智能水下声学感知与信号增强本部分聚焦于如何从恶劣的背景噪声和干扰中提取有效信息，并赋予水下系统更高的智能感知能力。 4. 适应性接收阵列与波束形成技术：传统的维纳滤波和LCMV（最小方差无失真响应）波束形成在目标机动和环境剧变时鲁棒性下降。本书着重介绍了基于稀疏表示和压缩感知理论的自适应波束形成，例如MUSIC和ESPRIT算法在多路径环境下的改进版本。特别地，针对AUV自主作业时需要实时调整的非均匀阵列与柔性阵列的波束形成优化，给出了详细的计算流程和现场调试指南。 5. 低信噪比环境下的目标检测与识别：噪音是水下声学系统的头号敌人。本章探讨了如何结合环境先验知识和先进的机器学习方法来应对。内容包括：卷积神经网络（CNN）在水下目标（如潜艇、生物群落、水下管线）的声学特征提取与分类中的最新进展，以及如何利用生成对抗网络（GAN）来合成“假噪声”样本，以增强检测器的泛化能力。此外，针对特定海洋生物发出的复杂声纹，提出了基于深度度量学习的声纹识别框架。 6. 水下通信的挑战与突破：鉴于电磁波在水下的衰减特性，水声通信是实现水下信息交互的唯一途径。本书重点分析了多载波调制技术（如OFDM）在水下信道均衡中的应用难题。内容详细对比了正交频分复用（OFDM）和正交频分复用脉冲（OFDM-PULSE）的优劣，并探讨了利用空时编码（STC）技术和水声激光辅助通信作为混合备份方案的前沿探索。第三部分：高精度水下自主导航与定位在失去GPS信号的深海环境中，实现厘米级、长期稳定可靠的定位与导航，是水下机器人实现复杂任务的前提。 7. 惯性导航系统的误差补偿与融合：惯性测量单元（IMU）的漂移是水下导航的固有难题。本书超越了简单的卡尔曼滤波，深入探讨了基于神经网络的IMU误差模型辨识与在线补偿。重点介绍了高精度光纤陀螺仪（FOG）与激光多普勒测速仪（LDV）的集成策略，以及如何利用浅水区的声学定位参考点进行周期性重置（Resetting）和系统级同步。 8. SLAM在水下环境的适应性重构：水下同时定位与地图构建（SLAM）面临着传感器数据稀疏、回波模糊和特征点丢失的挑战。本书详细阐述了视觉-惯性-声纳（VIO-S）融合SLAM框架。尤其关注了在浑浊水域，如何利用多波束侧扫声纳的栅格地图作为几何约束，来优化特征匹配和姿态估计的鲁棒性，并提供了基于图优化的闭环检测算法在水下大型结构物扫描中的工程实现案例。 9. 水下超短基线（USBL）与无源定位优化：传统USBL定位依赖基线船的精确作业。本书提出了基于多AUV协同的分布式无源定位网络。通过分析目标发出的声信号到达不同AUV接收端的时差（TDOA），利用相对定位原理，实现了对移动目标的实时、高精度跟踪。此外，书中还详细介绍了基于深度学习的混响场匹配定位技术，即利用环境声学指纹进行自主导航的潜力。 --- 目标读者：从事深海探测、海洋资源勘探、水下军事和民用潜器研发的高级工程师。从事海洋声学、水下信息科学、水下机器人控制等方向的研究人员。相关专业的硕士、博士研究生及高校教师。本书特色：工程实践导向：大量配有实测数据分析案例和系统设计图示。前沿交叉融合：深度结合了信号处理、人工智能、传感器融合的最新成果。问题解决视角：直接针对当前海洋工程中“看不清、听不准、定不住”的核心痛点提供解决方案。《深海迷踪》将是您探索神秘水下世界、突破技术瓶颈的必备指南。