BF:声呐性能建模原理 (荷)安斯利,张静远,颜冰 国防工业出版社 97871180979 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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荷安斯利，张静远，颜冰 著

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• 性能建模
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• 雷达
• 电子工程
• 军事技术
• 安斯利
• 张静远

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出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118097917

商品编码：29338742449

包装：精装

出版时间：2015-06-01

基本信息

书名:声呐性能建模原理

定价：298.00元

售价：238.4元

作者:(荷)安斯利,张静远,颜冰

出版社：国防工业出版社

出版日期：2015-06-01

ISBN：9787118097917

字数：

版次：1

装帧：精装

开本：16开

编辑推荐

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内容提要

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目录

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篇 基础篇第1章 概述 1.1 什么是声呐 1.2 用途、范围和预期读者群 1.3 结构 1.3.1 篇：基础篇(第1—3章) 1.3.2 第二篇：四大支柱领域(第4—7章) 1.3.3 第三篇：应用篇(第8一11章) 1.3.4 附录 1.4 声呐简史 1.4.1 声呐概念的提出和声呐的诞生f1918年1 1.4.2 声呐的幼年时期(19181939年) 1.4.3 声呐的成年时期（1939—) 1.4.4 由军用转向民用 参考文献第2章 的背景知识 2.1 声呐海洋学要点 2.1.1 海水的声学特性 2.1.2 空气的声学特性……第二篇 四大支柱领域第三篇 应用篇

作者介绍

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文摘

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序言

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声呐性能建模：从理论到实践的深度解析 这是一本面向声呐工程、海洋工程、信号处理以及相关领域研究人员、工程师和学生的专业著作。它系统、深入地探讨了声呐系统性能建模的理论基础、关键要素、常用方法以及在实际应用中的挑战与前沿进展。本书旨在为读者提供一个全面、严谨的声呐性能评估框架，帮助他们理解并掌握如何构建准确、可靠的声呐性能模型，从而优化声呐系统设计、提高探测与跟踪能力、并为复杂的海洋环境下的声呐应用提供科学依据。 核心内容概述： 本书的核心在于“声呐性能建模”，这意味着它并非简单介绍声呐的基本原理或技术应用，而是聚焦于如何量化和预测声呐系统的实际工作表现。性能建模是声呐系统研发、评估和部署过程中不可或缺的关键环节。一个准确的性能模型能够： 指导系统设计： 在设计初期，通过模型可以评估不同设计方案的优劣，预测关键参数对整体性能的影响，从而做出最优选择，避免后期昂贵的返工。 评估系统能力： 在系统研制完成后，模型可以用来预测其在不同环境条件下的探测距离、跟踪精度、目标识别能力等，为作战部署提供参考。 优化操作策略： 对于已部署的声呐系统，模型可以帮助操作人员理解系统在特定条件下的局限性，并据此调整探测模式、信号处理算法等，以最大化效能。 支持决策分析： 在军事和科研领域，准确的性能模型是进行任务规划、效能评估和成本效益分析的基础。 全书的结构与深度解析： 本书的架构经过精心设计，从宏观的理论框架出发，逐步深入到具体的模型构建和应用层面。 第一部分：声呐性能建模的基础理论与环境考量 声呐系统概述与性能指标： 开篇即对声呐系统进行系统性的梳理，区分不同类型的声呐（主动声呐、被动声呐；固定式、机载、舰载、潜载等），并介绍其基本工作原理。 重点阐述声呐性能的核心评估指标，例如： 探测距离 (Range of Detection, RoD)： 这是最基本也是最重要的指标，定义了声呐能够有效探测到目标的距离。本书将深入探讨影响探测距离的各种因素。 作用距离 (Range of Effectiveness, RoE)： 衡量声呐在特定任务（如跟踪、识别）下能够有效工作的距离。 跟踪精度 (Tracking Accuracy)： 描述了声呐系统对目标位置、速度等参数估计的精确程度。 目标识别能力 (Target Recognition Capability)： 评估声呐区分不同目标（如鱼雷、潜艇、海洋生物）的能力。 虚警率/漏警率 (False Alarm Rate/Miss Detection Rate)： 描述了系统误判和遗漏目标的概率，是衡量系统可靠性的重要指标。 分辨率 (Resolution)： 指声呐区分两个相近目标的最小距离。 信噪比 (Signal-to-Noise Ratio, SNR)： 是评估声呐探测能力的基本要素，本书将详细讲解信噪比的计算和影响。 海洋环境建模： 水声传播模型： 这是声呐性能建模的基石。本书将详细介绍各种水声传播模型，包括： 射线理论 (Ray Theory)： 简单直观，适用于传播距离较近的场景，但忽略了衍射和干涉效应。 简正波理论 (Normal Mode Theory)： 适用于浅水和中等距离传播，考虑了边界条件的影响。 波数积分方法 (Wave Number Integration Methods)： 如 F/K 法，能够更精确地描述复杂传播路径，尤其在复杂海底地形和分层介质中。 有限元/有限差分方法 (Finite Element/Finite Difference Methods)： 适用于极其复杂和任意形状的介质，但计算量巨大。 环境噪声模型： 海洋环境充满了各种噪声源，这些噪声直接影响声呐的探测能力。本书将详细分析： 生物噪声 (Biological Noise)： 海洋生物发出的声音。 环境噪声 (Ambient Noise)： 海浪、降雨、冰层活动等引起的噪声。 船舶噪声 (Shipping Noise)： 人类活动产生的船只螺旋桨、发动机等噪声。 声呐自身噪声 (Self-Noise)： 声呐换能器、电子设备产生的噪声。 背景噪声 (Background Noise)： 各种随机噪声的总和。 混响模型 (Reverberation Models)： 声呐信号在海洋中的目标、海底、海面、水中悬浮物等处发生散射，形成混响。本书将深入探讨： 海底混响 (Bottom Reverberation)： 声信号遇到海底反射。 海面混响 (Surface Reverberation)： 声信号遇到海面反射。 容积混响 (Volume Reverberation)： 声信号在水中悬浮物或生物群落中散射。 目标混响 (Target Reverberation)： 目标本身对声信号的散射。 声速剖面模型： 水温、盐度、压力的变化导致海水声速分布不均，形成声速剖面，严重影响声波的传播路径和衰减。本书将介绍建立和使用各种声速剖面模型的方法。 海况建模： 海浪、海流等动态海洋环境也会对声呐性能产生影响。 第二部分：主动声呐性能建模 主动声呐基本原理与参数： 详细介绍主动声呐的发射、传播、反射、接收过程。 关键参数的定义与影响：声源级 (Source Level, SL)、波束宽度 (Beamwidth)、脉冲长度 (Pulse Length)、重复频率 (Pulse Repetition Frequency, PRF)、信号带宽 (Signal Bandwidth) 等。 目标回波模型： 目标强度 (Target Strength, TS)： 这是衡量目标反射声能强度的关键参数，本书将深入分析影响目标强度的因素，如目标尺寸、形状、材料、角度、频率等，并介绍不同目标的典型目标强度模型。 多途经传播与回波形状： 目标的回波并非简单的反射，可能包含来自不同路径的信号，本书将分析这些多途经效应。 声呐方程 (Sonar Equation)： 本书将对经典的声呐方程进行详尽推导和讲解，包括： 传输损耗 (Transmission Loss, TL)： 声信号在传播过程中能量的衰减，包括球面扩散损耗、吸收损耗、散射损耗等。 环境噪声 (Ambient Noise)： 如前所述，详细分析其对声呐的影响。 混响 (Reverberation)： 详细分析各种混响对信噪比的劣化。 系统损耗 (System Losses)： 包括换能器损耗、匹配损耗、信号处理损耗等。 信噪比 (SNR) 的计算： 基于声呐方程，推导在不同噪声和混响条件下，声呐探测到目标的信噪比。 探测概率与虚警概率： 利用信噪比，结合检测理论（如 Neyman-Pearson 准则），计算声呐在给定条件下探测到目标的概率以及产生虚警的概率，从而引出探测距离的计算。 主动声呐性能建模的常用方法： 图解法 (Graphical Methods)： 简单直观，适合初步评估。 解析法 (Analytical Methods)： 基于声呐方程和环境模型进行数学推导。 仿真法 (Simulation Methods)： 利用计算机模拟，能够处理更复杂的情况，包括蒙特卡罗模拟，基于物理的光线追踪或波动传播模拟。 工程经验公式： 结合实践经验的简化模型。 第三部分：被动声呐性能建模 被动声呐基本原理与参数： 介绍被动声呐的工作原理，即只接收目标自身发出的或反射的环境信号。 关键参数的定义与影响：传感器灵敏度 (Sensitivity)、指向性 (Directivity)、噪声系数 (Noise Figure)、信号处理增益 (Signal Processing Gain) 等。 目标辐射噪声模型： 目标辐射声源级 (Source Level, SL)： 衡量目标自身发出的噪声强度。本书将分析不同类型目标的辐射噪声特性，如潜艇螺旋桨噪声、发动机噪声、舰船噪声等。 目标辐射噪声频谱特性： 目标的噪声通常具有特定的频率分布，分析这些频谱特性对于被动声呐的目标识别和探测至关重要。 被动声呐方程 (Passive Sonar Equation)： 推导和讲解被动声呐方程，重点关注： 背景噪声 (Background Noise)： 如前所述，是影响被动声呐性能的主要因素。 目标信号强度 (Target Signal Strength)： 目标辐射的噪声在接收点处的强度。 传播损耗 (Transmission Loss, TL)： 同样影响目标信号的衰减。 系统噪声 (System Noise)： 声呐自身的电子噪声。 信号处理增益 (Signal Processing Gain)： 被动声呐通常依赖于信号处理技术（如波束形成、匹配滤波、自适应滤波等）来提升信噪比，本书将详细分析这些增益的来源和计算。 信噪比 (SNR) 的计算： 基于被动声呐方程，计算被动声呐探测到目标的信噪比。 作用距离的评估： 类似主动声呐，基于信噪比计算被动声呐的作用距离。 被动声呐性能建模的常用方法： 概率密度函数 (Probability Density Function, PDF) 方法： 描述目标信号和背景噪声的统计特性。 统计信号处理方法： 如最大似然估计、最小均方误差估计等。 空间滤波与阵列处理： 利用多传感器阵列进行波束形成，抑制噪声，增强目标信号。 时域与频域分析： 分析目标信号和噪声的时域及频域特征。 第四部分：高级声呐性能建模技术与应用 目标散射与回声特性深入研究： 声呐截面 (Sonar Cross Section)： 作为目标强度的进一步发展，考虑不同散射机制。 极化效应 (Polarization Effects)： 分析声波的极化特性在目标散射中的作用。 非线性散射 (Nonlinear Scattering)： 探讨在强声场下可能出现的非线性散射现象。 复杂海洋环境下的建模挑战： 不规则海底地形的影响： 复杂地形会造成多路径传播、阴影区等，影响传播损耗和混响。 海洋生物对声信号的影响： 如声屏障效应，或生物发声干扰。 动态海洋环境的建模： 海流、湍流、温度梯度变化对声传播的影响。 声呐系统集成与联合建模： 多平台声呐协同： 考虑多个声呐平台（如舰船、潜艇、AUV）协同探测时的性能建模。 声学与非声学传感器的融合： 如何将声呐与其他传感器（如光学、雷达、电子侦察）的测量结果进行融合，提升整体探测能力。 先进的信号处理技术在建模中的应用： 机器学习与人工智能： 如何利用机器学习方法来构建更准确、更具自适应性的声呐性能模型，例如，通过学习大量历史数据来预测目标回波特性或环境噪声。 深度学习在目标识别与分类中的应用： 如何将深度学习技术应用于声呐信号的处理，以提高目标识别的准确率。 声呐性能建模的软件工具与实践： 介绍当前常用的声呐性能建模软件和仿真平台。 结合实际案例，展示如何利用模型进行系统评估、优化设计和战术规划。 本书的价值与读者获益： 理论严谨： 本书建立在坚实的物理学、数学和信号处理理论基础上，确保了模型结果的准确性和可靠性。 方法全面： 涵盖了从经典声呐方程到先进仿真方法的各种建模技术，为读者提供了丰富的选择。 实践导向： 尽管深入理论，但本书始终关注模型在实际应用中的价值，强调如何将模型转化为解决实际问题的工具。 前沿视野： 关注了机器学习、人工智能等新兴技术在声呐性能建模中的应用，为读者提供了对未来发展趋势的洞察。 总而言之，本书是一本不可多得的声呐性能建模的权威指南。无论您是致力于开发新一代声呐系统，还是需要对现有系统进行深入评估，亦或是从事海洋声学相关的理论研究，本书都将为您提供宝贵的知识和实用的工具，助您在声呐技术领域取得更大的成就。

评分☆☆☆☆☆

初翻阅此书的目录结构，我注意到它似乎涵盖了从基础声学理论到高级性能分析的多个层面。这种系统性的编排方式非常吸引我，因为它意味着读者可以从零开始建立起完整的知识体系，而不是仅仅接触到零散的知识点。我尤其关注了其中关于“环境因素对声呐性能影响”的章节，这部分往往是实际应用中最具挑战性的部分。现实中的海洋环境复杂多变，温度、盐度、海流等因素都会对声波传播产生剧烈影响，如果模型能对此有深入的探讨和量化分析，那这本书的价值就大大提升了。我希望作者能提供一些前沿的研究视角，比如如何结合机器学习或大数据分析来提升模型的预测精度，而不是仅仅停留在传统的经典理论框架内。一本优秀的专业书籍，应当是连接学术前沿与工程实践的桥梁。

评分☆☆☆☆☆

从书籍的整体气质来看，它散发出一种厚重的学术氛围，这通常意味着内容详实且论证严谨。作为一名对相关领域有基础了解的人士，我更关注作者在阐述复杂概念时所采用的语言风格和解释的清晰度。复杂的物理模型往往伴随着大量的专业术语，如果作者能够用清晰、精炼的语言来剖析这些难点，辅以恰当的图示和推导过程，那么学习的效率就会高很多。我个人最怕的就是那种为了显得高深而故意堆砌晦涩难懂的表达方式。我期待这本书能够展现出一种深入浅出的功力，让即便是初次接触声呐建模的人，也能通过循序渐进的引导，逐步掌握其核心精髓。这本书的出版信息显示它由权威机构推出，这无疑增加了我对内容质量的信任度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得很有特点，色彩搭配和字体选择都透露出一种专业和严谨的气息。虽然我还没有深入阅读，但光是看它的装帧和排版，就能感受到作者在细节上的用心。我一直对声呐技术在现代军事和海洋探索中的应用抱有浓厚的兴趣，这本书的标题《BF:声呐性能建模原理》直接点明了主题，让我对接下来的内容充满了期待。我希望它能在理论深度和实际应用之间找到一个很好的平衡点，不仅仅是枯燥的数学公式堆砌，更重要的是能将复杂的声学原理转化为直观的性能评估模型。尤其是在当前声呐技术快速迭代的背景下，一本能够提供扎实建模基础的书籍显得尤为重要。我个人更倾向于那种能够提供清晰逻辑架构和丰富案例分析的著作，期待这本书能满足我对知识的渴求，帮助我更好地理解声呐系统的“黑箱”内部是如何运作和优化的。

评分☆☆☆☆☆

这次拿到这本书，我的直观感受是它的纸张质量和印刷清晰度都很不错，这对于需要反复查阅和标记重点的专业书籍来说至关重要。我非常期待能深入研究其中关于“噪声抑制与目标识别”相关的模型章节。在现代声呐系统中，如何有效地从复杂的背景噪声中提取出微弱的目标信号，是衡量系统先进性的关键指标之一。我希望书中能详细阐述不同噪声模型（如环境噪声、自噪声）的建立方法，以及如何将这些模型融入到整体的性能预测框架中。如果能包含一些关于现代信号处理技术如何与传统声呐建模相结合的讨论，那就更好了。总而言之，我希望这本书能成为我案头必备的工具书，一本可以随时翻开并从中汲取新知和验证思路的宝贵资源。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，好的技术专著不应该只是知识的搬运工，更应该是思想的启发者。我希望《BF:声呐性能建模原理》不仅仅提供“怎么做”的步骤，更要解释“为什么是这样”的底层逻辑。在声呐系统的设计和优化过程中，很多决策都是基于对性能模型的理解和权衡。如果这本书能够深入探讨不同建模假设之间的优劣，以及在何种工况下应选择哪种模型，那它就具备了极高的参考价值。此外，对于参数选择和模型校准的实操建议也是我非常看重的部分。理论的完美不等于工程的成功，如何将理想化的数学模型有效地映射到充满不确定性的现实世界中，这本书如果能提供一些经验之谈，那无疑是极大的加分项。