内容简介
本书主要介绍了地震波、电磁脉冲波及次声波侦察技术的基本原理，系统阐述了核爆炸侦察信息的获取、事件检测、性质鉴别以及源参数计算等关键方法。同时本书将课程思政元素融入专业技术内容，配备阶梯式难度的习题训练，助力读者在掌握专业技能的同时，筑牢科学精神与家国情怀的思想根基。
本书可作为高等院校相关专业本科生和研究生的教材，也可作为从事禁核试核查相关领域技术人员的参考书。
目录
目录
第一篇 核爆炸侦察概论
第一章 绪论
第一节 引言
第二节 核爆炸侦察研究的主要内容
第三节 核爆炸侦察的基本要求
第四节 核爆炸侦察系统与技术发展概况
一、美国核爆炸侦察系统发展现状
二、其他国家核爆炸侦察系统的发展现状
三、我国核爆炸侦察技术发展概况
四、核爆炸侦察技术发展趋势
第五节 禁止核试验条约的发展历程
习题
参考文献
第二章 核爆炸及其物理效应
第一节 核裂变和聚变反应
一、裂变反应和原子弹爆炸
二、聚变反应和氢弹爆炸
第二节 核武器的种类及等级划分
一、核武器的种类
二、核武器的威力及等级划分
第三节 核武器爆炸的过程
一、核武器爆炸物理过程
二、核爆炸发展过程
第四节 核爆炸方式与外观景象
一、核爆炸方式
二、核爆炸的外观景象
第五节 核爆炸的杀伤破坏作用
一、核爆炸的杀伤破坏因素
二、核爆炸的杀伤破坏特点
第六节 核爆炸效率和能量分配
习题
参考文献
第三章 核爆炸侦察技术
第一节 地基近程核爆炸侦察
一、光辐射侦察
二、冲击波侦察
三、其他近程侦察方法
第二节 地基中远程核爆炸侦察
一、核爆炸地震波侦察
二、核爆炸次声波侦察
三、核爆炸电磁脉冲侦察
四、核爆炸水声侦察
五、放射性核素监测
第三节 天基核爆炸侦察
一、基于光辐射的天基核爆炸侦察
二、基于电磁脉冲的天基核爆炸侦察
三、基于 X 射线的天基核爆炸侦察
四、γ 射线和中子联合的天基核爆炸侦察
五、基于卫星遥感的天基核爆炸侦察
习题
参考文献
第二篇 地震波侦察技术
第四章 核爆炸地震波侦察基础
第一节 核爆炸地震波侦察概述
第二节 地球内部结构
一、地壳
二、地幔
三、地核
四、全球速度模型
第三节 地震学基础知识
一、地震学基本名词和概念
二、地震分类
三、地震带
四、地震波
五、地震震相
六、弹性波的传播原理及定律
第四节 核爆炸地震波的形成
第五节 地震波传播原理及分析方法
一、地球介质的复杂性及简化假设
二、地震走时方程
习题
参考文献
第五章 地震信号测量与事件检测
第一节 地震仪
一、概述
二、地震仪工作原理
三、数字地震仪
四、分布式光纤传感器
第二节 台站与台阵
第三节 地震台网
第四节 观测质量评估
第五节 地震信号检测
一、STA/LTA 方法
二、峰度检测方法
三、F 检测方法
四、基于小波包分解及 AR 模型的初至点检测算法
五、F-K 分析
六、模板匹配方法
第六节 地震信号关联
一、时间关联
二、空间关联
习题
参考文献
第六章 基于地震波的核爆炸源参数测定
第一节 核爆炸零时估计
一、和达直线法
二、萨瓦林斯基法
三、走时表法
第二节 震源定位
一、交切法
二、盖革法
三、搜索法
四、相对定位法
五、联合定位法
六、定位方法新进展
第三节 地震定位误差
一、定位误差的影响因素
二、定位误差评估
第四节 地震震级
一、地方性震级
二、面波震级
三、体波震级
四、矩震级
五、震级与能量的关系
六、震级测定的新进展
第五节 核爆炸当量估算
一、地震波的能量
二、核爆炸当量影响因素
三、核爆炸当量估算
四、核爆炸当量估算现状
习题
参考文献
第七章 核爆炸地震信号的鉴别技术
第一节 核爆炸与天然地震识别的特征提取方法
一、P 波初动方向
二、震中位置和震源深度
三、
m
b
/M
s
鉴别
四、P/S 幅值比
五、波形复杂度
六、短时平均过零率
七、频谱特性
八、短时谱特征
九、实例谱特征
第二节 一维特征空间中的二分法
第三节 基于近邻规则的分类器设计
一、基于最近邻方法的分类器设计
二、基于 K 近邻法的分类器设计
三、基于模糊变权 K 近邻方法的分类器设计
第四节 基于 Fisher 的分类器设计
第五节 基于支持向量机的分类器设计
一、最优分类超平面
二、内积的回旋
第六节 基于深度学习的地震信号分类
一、模型架构
二、模型训练
三、模型预测
四、试验结果
习题
参考文献
第三篇 电磁脉冲侦察技术
第八章 核爆炸电磁脉冲侦察基础
第一节 电磁脉冲侦察的优缺点
一、核爆炸电磁脉冲侦察的优势
二、核爆炸电磁脉冲侦察的缺点
第二节 电磁脉冲基本概念及技术发展
第三节 非核电磁脉冲源
一、雷电电磁脉冲
二、静电放电电磁脉冲
三、电磁脉冲武器
四、几种电磁脉冲源的对比
习题
参考文献
第九章 核爆炸电磁脉冲信号的产生
第一节 核爆炸 γ 辐射源
第二节 γ 源与物质的相互作用
第三节 康普顿电流模型
第四节 核爆炸电磁脉冲的产生机理
一、近地面核爆炸电磁脉冲的产生机理
二、中等高度核爆炸电磁脉冲的产生机理
三、高空核爆炸电磁脉冲的产生机理
四、地下核爆炸电磁脉冲的产生机理
第五节 核爆炸电磁脉冲波形的特点
一、源区核电磁脉冲特点
二、近区核电磁脉冲特点
第六节 HEMP 波形的数学表示
习题
参考文献
第十章 核爆炸电磁脉冲信号的传播与接收
第一节 核爆炸电磁脉冲信号的传播
一、远区核爆炸电磁脉冲的特点
二、大地地表与电离层的反射特性
三、地波传播
四、NEMP 的波跳理论
第二节 核爆炸电磁脉冲的接收与测量
一、幅选接收与幅选接收机
二、环天线对电磁脉冲的感应
第三节 天基核爆炸电磁脉冲侦察
习题
参考文献
第十一章 基于电磁脉冲的核爆炸源参数测定与鉴别
第一节 核爆炸位置测定
一、定位体制及原理
二、角交叉定位法
三、时差定位法
四、天基定位
第二节 爆炸当量及爆高计算
一、谱心频率与当量的关系及传播漂移
二、当量计算方法
三、爆高计算方法
四、关于弹种的确定
第三节 核爆炸电磁脉冲信号的鉴别
一、形态与频谱特征
二、小波包能量谱特征
三、Hilbert 谱区域能量比特征
习题
参考文献
第四篇 次声波侦察技术
第十二章 核爆炸次声侦察基础
第一节 核爆炸次声侦察技术概述
第二节 声学基础
一、声波
二、声压
三、声速
四、声波传播基本规律
第三节 典型次声源
一、天然次声源
二、非核爆炸人工次声源
三、核爆炸次声源
第四节 大气中的次声传播
一、大气结构及其声学特性
二、大气声传播建模方法
三、大气次声传播
习题
参考文献
第十三章 次声信号测量与事件检测
第一节 次声传感器及其基本原理
一、电容式次声传感器
二、LVDT 次声传感器
三、光纤次声传感器
第二节 次声降噪系统
一、风噪物理基础
二、常见次声降噪系统
第三节 次声接收阵
一、阵元数量
二、阵的尺度和形状
第四节 次声事件检测
一、Fisher 检测
二、PMCC 检测
三、基于小波包分解和 Fisher 属性的联合检测
习题
参考文献
第十四章 基于次声的核爆炸源参数测定与鉴别
第一节 核爆炸方位角和位置测定
一、爆心方位角测定方法
二、爆心位置测定方法
第二节 次声事件识别
一、次声信号特征提取方法
二、次声信号分类识别方法
第三节 核爆炸当量估计
一、爆心与台阵距离的求解方法
二、求解核爆炸当量的计算方法
习题
参考文献
前言/序言
前 言
核爆炸侦察是随着核武器使用探测和效果评估的需求发展而来，亦随着核试验监测与核查需求的发展而发展。核爆炸侦察技术通常是指通过对核爆炸产生的冲击波、光辐射、核辐射、地震波、电磁脉冲、次声波等各类直接或间接核爆炸效应信号的监测、接收、分析及处理，进行核爆炸确认（识别）、估计核爆炸的时间、空间位置、当量和爆炸方式等源信息，进而评估（预测）核爆炸的瞬时毁伤效应及缓发毁伤效应的一门学科。
我校从 20 世纪 80 年代中期就开始了核爆炸侦察技术的教学与研究，并编写了相应讲义，2016 年李夕海、李义红等根据我校侦测工程专业教学需要，在前期讲义的基础上，编写出版了《核爆炸侦察技术及应用》一书，该书于 2023 年获陕西省优秀教材一等奖。在近几年的教学实践中，我们体会到，原有教材的有些内容不太适合教学需要，而且近年来核爆炸侦察技术又有了很多新发展。为充分吸收国内外先进的核爆炸侦察技术及课题组相关研究成果，我们对《核爆炸侦察技术及应用》的相关内容进行了大幅度修订及优化，一方面精炼了传统教学内容，补充了新方法与新技术，进一步增强了实用性，并反映了学科研究前沿；另一方面，根据课程思政的现实需要，增加了相关科学家介绍及技术发展历史背景等内容；此外，每章均增加了针对性的练习与实践题目，以期达到知识理解与能力提升之目的。
本书共分为四篇。第一篇为核爆炸侦察概论，包括第一章至第三章，第一章为绪论，第二章为核爆炸及其物理效应，第三章为核爆炸侦察技术。第二篇为地震波侦察技术，包括第四章至第七章，第四章为核爆炸地震波侦察基础，第五章为地震信号测量与事件检测，第六章为基于地震波的核爆炸源参数测定，第七章为核爆炸地震信号的鉴别技术。第三篇为电磁脉冲侦察技术，包括第八章至第十一章，第八章为核爆炸电磁脉冲侦察基础，第九章为核爆炸电磁脉冲信号的产生，第十章为核爆炸电磁脉冲信号的传播与接收，第十一章为基于电磁脉冲的核爆炸源参数测定与鉴别。第四篇为次声波侦察技术，包括第十二章至第十四章，第十二章为核爆炸次声侦察基础，第十三章为次声信号测量与事件检测，第十四章为基于次声的核爆炸源参数测定与鉴别。
本书由李夕海、曾小牛、张云、刘继昊、牛超、李义红共同编写。其中，李夕海负责本书修订纲目设计，编写主体内容并承担全书的审校工作；曾小牛参与编写第三篇，并做了一些插图绘制工作；张云参与编写第二篇，并承担了校对和排版工作；刘继昊参与编写第四篇，并做了一些插图绘制与排版工作；牛超参与了第二篇内容的编写与插图的整理及绘制工作；李义红参与了第一篇的编写工作。
由于核爆炸侦察涉及技术多、知识面广，加上相关资料的不完整性以及作者水平有限，本书在编写过程中难免存在一些疏漏和不足，恳请各位专家、同仁及读者批评指正。
编者
2026 年 1 月
