水声物理场特性与水声信号处理有着密不可分的联系。水声物理场受海洋环境时空变化的影响，环境特性、声场建模和参数获取困难。发展基于水声物理场规律约束的数据驱动、环境适应信号处理方法具有重要的理论意义和实际应用价值。本书介绍水声物理和环境适应信号处理相关的研究现状与发展方向，由三部分构成：水声场基本特性、环境适应信号处理及其相关应用。其中应用部分主要包括水声信号建模、波导不变量应用、数据驱动匹配场处理及传播不变量应用等内容。本书可作为水声物理、水声信号处理等相关专业科研人员、研究生、本科生的参考书。
丛书序
自序
第1章 绪论 1
1.1水声物理与水声信号系统 1
1.2信号空间与信号稀疏性 3
1.3时变、多尺度、不确实和不确定水声环境 3
1.4水声学反问题 5
参考文献 6
第2章 海洋信道中的声传播 7
2.1海洋中射线方法的基本概念和基本原理 7
2.2简正波方法 10
2.2.1简正波概念 10
2.2.2分层海洋声波导点源简正波展开 14
2.3浅海波导 22
2.4深海波导 25
2.5声传播三维效应 28
2.6海洋随机介质中的声传播 32
2.6.1 Dozier-Tappert前向耦合简正波方程 34
2.6.2声场幅度起伏特性分析 37
2.7 小结 38
参考文献 39
第3章 水声信道物理模型 42
3.1水声信道与水声信号 42
3.1.1水声信号系统 42
3.1.2信号空间与环境参数空间 44
3.1.3正问题与反问题 46
3.1.4海洋信道的时空尺度 47
3.2水平不变波导的信号模型 48
3.2.1简正波信号模型 48
3.2.2射线信号模型 53
3.2.3 射线-简正波应用条件 54
3.2.4信道时空相干性 56
3.3水平变化波导的信号模型 59
3.3.1水平变化波导概述 59
3.3.2耦合信道模型 63
3.3.3耦合信道的本征模态 66
3.4水声背景场：混响 68
3.5 小结 71
参考文献 72
第4章 浅海波导不变量及其应用 75
4.1波导不变量的概念 75
4.2波导不变量的基本特性 76
4.2.1波导不变量的简正波解释及基本性质 76
4.2.2射线干涉与射线波导不变量 83
4.3波导不变量的应用与变形 84
4.4 warping变换与消频散变换 86
4.4.1 warping变换 87
4.4.2消频散变换 88
4.5阵不变 99
4.6波导不变量的一般性质 101
4.7 小结 108
参考文献 108
第5章 数据驱动水声信号处理 112
5.1声场波数域性质 112
5.2三类水声观测 113
5.3绝热水平不变数据驱动方法 116
5.3.1垂直阵提取简正波本征函数 116
5.3.2垂直阵提取简正波本征波数 119
5.3.3统计匹配处理 120
5.4水平变化波导数据驱动处理：全息场、虚拟阵和引导声源 121
5.5水平变化波导数据驱动处理：传播不变量 125
5.6深度学习干涉条纹恢复 135
5.7 小结 141
参考文献 141
附录 144
附录 A简正波的谱分解形式 144
附录 B 环境-声场耦合 146
附录 C谱估计与简正波展开 148
附录 D频散近似公式 150
参考文献 150
索引 152
彩图
