水中目标在浅海中航行时所产生的声波能量会由于与海底的相互接触而传入地下形成地震波。由于海底剪切波与压缩波的相互作用,在海底固-液分界面附近会产生以近似柱面波形式传输的低传输损耗地震表面波。利用高灵敏度地听器捕获表面波信号可对水中目标进行定位。基于此原理设计的地声探测系统可以弥补水声探测系统在浅海海域对低频目标及水下潜伏目标探测能力差,水下布设阵列成本高等诸多方面的不足。由于海底的衰减作用,地声信号在低频段的信噪比较高,其也可以作为水下目标识别的可靠原始数据。由于国内外对地声探测的研究都尚处于起步阶段,所以地声探测系统距实际投入应用还存在诸多问题。为确定系统应探测的地震波类型、合理选择系统的布设位置、选择合适的地声传感器、确定适合地声信号的定位方法,本文主要完成了以下几项工作:1.建立具有弹性海底的浅海Pekeris波导快速场模型,研究海底能量分布;确定地震表面波是可以低损耗远距离传输的唯一地震波形式,并在此前提下深入研究了地震表面波的分类及具体振动形式。论证了当声源距海底距离一定时,海底地震波能量随深度的增加而降低的结论。为地声探测系统的探测目标及传感器埋设位置的选择等问题提供理论依据。2.设计并测试了适合地声探测的长臂干涉型矢量地听器,测试结果表明该地听器在20~200Hz频段具有平坦的灵敏度频率响应,灵敏度可达56d B(0d B=1rad/g)。低频相位噪声可达-107dB@100Hz(4.5?rad/Hz)。3.根据地声垂直方向信号较传统水声垂直方向信号信噪比高、相关性好的特点,提出基于地震矢量信号的矢量定位方法并进行理论仿真验证。4.通过单基元陆地实验及四基元湖上实验验证了本文方法的有效性,30米范围内定位精度在5度以内。通过地听器信号对比实验,验证本文理论并明确了地声信号在信噪比方面的优势。