浅海环境下,海底声学参数会对声传播产生重要影响,有效获取浅海环境下的海底声学参数对了解水声传播规律,掌握水声信道的响应特性均有重要意义,因此对海底参数的获取一直是水声研究领域的热点问题。传统对海底声学参数的直接测量都非常耗时费力,而海洋声反演方法能够利用接收基阵得到的声场信息,通过反演得出海底声学参数。本文针对浅海环境下的海底参数(沉积层声速、沉积层密度、沉积层衰减)反演问题展开研究,分别基于射线声学理论和简正波理论研究了对海底沉积层中三类参数的反演方法。文章具体研究内容如下:(1)针对海底具有一层液态沉积层时的海洋环境,分别采用射线理论模型和简正波理论给出正演模型。在利用射线声学理论的建模中,主要研究了浅海环境下对本征声线搜索和对声传播时间计算;在利用简正波理论的建模中,主要研究对浅海环境下频散特性的计算。并分别利用两种理论进行了对时域波形预报方法的研究。(2)对优化算法进行研究,通过对遗传算法和量子粒子群算法进行研究对比,仿真结果表明,量子粒子群在求解一些复杂函数的最优解时能快速收敛,算法更简单,收敛速度更快,性能更稳定,精度也略高。(3)分别进行了基于射线声学理论和简正波理论的海底参数反演仿真,其中利用射线声学理论的反演方法选取时域波形作为正演模型;基于简正波理论的反演方法选取频散曲线作为正演模型;并分别为两种方法建立了合适的代价函数。仿真反演的计算结果与理论计算值相比基本一致,证明了本文所研究的海底参数反演方法在理论的可行性。(4)最后利用海上实测数据,对上述两种反演方法进行验证,并利用量子粒子群算法进行寻优计算,反演结果验证了所研究的两种海底参数反演方法的可行性。