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本文主要研究最优化处理技术及其在水声信号中的应用，重点是最近若干年发展起来的以数字计算机技术为实现手段的模拟退火技术和遗传算法，通过对这些新技术的理论、算法和计算机实现方法的研究，发展新的优化技术，并探讨相关技术在水声信号处理中的应用，包括水下通讯的信道估计和海洋地质参数的水声反演等。 模拟退火和遗传算法是最近十几年得到重视的最新的优化技术，它们是从人工智能、混沌理论、人工神经网络等领域产生的新的优化方法，在化工、能源、VLSI制造和经济规划等方面应用相当广泛。对这些技术和方法的深入研究，有可能为水声工程领域提供新的技术手段，找得新的发展方向。 本文的主要工作包括对传统优化技术的比较分析(第二章)，对模拟退火技术的理论分析和实现方法的研究(第三章)，对遗传算法的理论和实现方法的研究(第五章)。在以上分析研究基础上，结合水声信号处理的特殊性，在第四章提出了多操作结构模拟退火算法(MOSSA)；第六章提出了改进的GA算法，如归一化遗传算法(NGA)，变结构遗传算法和混合式优化算法等，并对其进行了基本性能分析评估。从第七章开始，研究讨论模拟退火技术和遗传算法在水声信号处理中的应用问题。第七章详细介绍分析模拟退火技术用于反卷积处理的问题。第八章研究探讨模拟退火技术在水声信道估计和水下数据传输中的应用问题。第九章研究讨论最优化技术应用于海底特性的参数反演。第十章总结了本研究取得的主要成果，给出了主要结论，并进行了相应的讨论分析，探讨了进一步的研究方向。最后简要介绍了作者主要的技术成果获奖和论文发表情况。 本研究取得的主要成果有：1)多操作结构模拟退火算法(MOSSA)；2)归一化遗传算法(NGA)；3)变结构遗传算法和混合式优化算法；4)MOSSA反卷积处理技术和信道估计方法；5)海底特性参数声学反演的GA方法等。