对于浅海环境,作为海洋声波传播下边界的海底担任着非常重要的角色,其沉积层的衰减系数对声波传播会产生直接的影响,有效获取海底沉积层的衰减系数对研究水声传播的规律具有重要意义,同时具有广阔的应用前景。大量研究表明,沉积层的衰减系数是与频率有关的参数,其本身相对于其他海底参数有一定的不敏感性,传统的反演方法很难对其进行直接反演计算,因此本文从频率方面入手对海底沉积层衰减系数的直接反演方法展开研究。本文基于海底反射声场理论对可以体现海底沉积层衰减系数与频率依赖关系的参数进行直接反演研究,分别从均匀液态半无限海底和液态分层海底模型进行了理论研究和仿真分析,提供一种可以用来估计海底衰减系数的可行手段,这种方法简单新颖,易于计算,可以近距离实施测量。本文的具体研究内容如下:(1)将海底沉积层视为均匀流体,针对不同的海底及海洋环境,利用声反射理论给出正演计算模型,对只与海底发生作用的反射信号进行了时域波形的预报方法研究,主要研究了沉积层衰减系数对海底反射信号的影响以及声源与水听器位置对反演可行性的影响。(2)对优化算法进行研究,将基本粒子群算法和标准差分进化算法进行对比,并对优化计算性能更好的标准差分进化算法进行改进,得到了小生境差分进化算法和Memetic差分进化算法。两种改进的算法进行对比,结果表明对于反演计算这种复杂函数的求解问题,Memetic差分进化算法具有更稳定的计算性能和更快的收敛速度。因此,本文选取了Memetic差分进化算法作为本文参数反演方法的最优化算法。(3)分别针对两种海底模型选取反射信号的时域波形作为正演模型,对其进行了参数反演的仿真计算,建立了合适的代价函数并进行了敏感性与不确定性分析。仿真反演的计算结果与理论真值相比,其平均误差较小,有噪声情况下的结果误差可以有效控制,证明了本文提出的沉积层衰减系数的反演方法在理论上的可行性。