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相似文献
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1.
为了研究海洋锋对声传播的影响,借鉴黑潮引起的台湾海峡南部海洋锋的历史水文观测资料,提出并建立了适合描述台湾海峡南部海洋锋的数学模型及其声速表达式。通过与实测资料对比,建立的海洋锋模型能准确反映客观实际情况,表现出较好的效果。同时,在借鉴了前人研究经验的基础上,采用Argo实测资料,建立了台湾海峡南部海洋锋的数学模型及其声速表达式,利用MMPE水下声场模型进行了海洋声场数值模拟试验,对目标海区典型的声场结构进行了声线路径模拟和传播损失的计算仿真,并将实验结果通过与前人进行的实际大洋声场实验的结果比较,证实了本文的模拟结果是准确可信的,提高了水声数值模拟试验的准确有效性。  相似文献   

2.
在测量海底声学参数的实际海洋环境中,声源和接收位置的距离这两个参数常常无法准确测量,在这种情况下,需要采用匹配场反演方法来估计海底的声学参数。一般情况下,匹配场反演方法可以归纳为2个组成部分,即海洋声场的声学预报模型和搜索控制策略。文中采用受控制的穷举方法作为搜索控制策略,对1996年中美远黄海试验的实验数据进行了匹配场反演试验,用以测定海底参数,由此得到的海底声学参数与实验中测量的声场衰减进行对比,一致性很好。  相似文献   

3.
海中平均声场的数值模拟Ⅰ   总被引:2,自引:0,他引:2  
周坚力  张仁和 《海洋学报》1982,4(3):283-291
水声传播规律是海洋声学研究的基本课题.利用电子计算机进行声场的数值模拟是研究声传播规律的重要方法,数值模拟也是声场数值预报的基础,近年来得到了迅速发展.国外已提出了许多种声场数值模拟方法[1-6],各种方法有不同的适用范围.  相似文献   

4.
阎肖鹏 《海洋通报》2012,31(3):283-289
在深海汇聚区声场中,不同初始角的声线在传播过程中因折射程度差异形成特定的焦散结构。根据射线理论推导了线性剖面条件下用F算子表示的声线轨迹模型,并讨论了焦散结构与掠射角及声源-接收深度配置的变化关系。折射型焦散线由0°~5°的小角度声线构成,为波导结构;反射型焦散线由掠射角为±(5°~10°)的声线构成,为折线结构,且上行与下行声线的焦散线结构明显不同。应用BELLHOP模型分析得出了汇聚区增益与声源-接收深度条件的变化关系,并根据射线到达结构和焦散特征提出了一种确定汇聚区位置和范围的方法。  相似文献   

5.
东海黑潮锋作为中国近海的一类特殊海洋学现象,对水声传播产生的复杂影响已受到关注,但对其影响机制的认识还较为欠缺.应用BELLHOP水声学数值模型分析了典型东海黑潮锋环境下的声场特性,结果表明:穿过锋面时声线干涉伴随的声能强弱空间分布出现明显偏移,同时波导中泄漏的声能对锋面非均匀环境引起的传播损失进行了补偿,使波导区域之外的声能变化小于5dB(声波频率为1 kHz).相比之下,从外海暖水混合层向近海传播时表面声道的瓦解可使传播损失突然增大10 ~ 15 dB(声波频率为1 kHz).东海黑潮锋环境下的声场能量异常分布体现了海底地形和水文环境的共同影响,地形条件对声场样式起支配性作用,而锋面引起的非均匀水文环境则是使声能空间分布出现异常变化的关键调制性因素.  相似文献   

6.
由于表面声道与深海声道间的耦合效应,声波在双轴海洋声道中的传播比较复杂,因此求解双轴海洋声道中的声场就比较困难。在 WKBZ 本征函数的基础上,推导出了参考界面相位修正的一致表达式,并将浅海声传播的波束位移射线简正波(BDRM)理论应用于计算双轴海洋声道中的声场,进行了数值模拟并与传统简正波方法进行比较,结果表明应用 BDRM 理论计算的传播损失具有很高的精度和速度,可以对双轴海洋声道内声传播问题进行分析和预报。  相似文献   

7.
利用2001年3月东海PN断面“973”调查获得的CTD数据,用数值模拟方法研究了PN断面黑潮区域海底起伏对声传播的影响。由深水区向浅水区传播,随着海底的抬升声线的海底反射和海面反射次数增加,声强衰减更快,限制声传播距离。由浅水区向深水区传播,随着海底降低声线上反转点深度增加,传播一定距离后部分声线不能到达上层水体,于是声强衰减也增快。  相似文献   

8.
海啸灾害数值预报技术研究现状   总被引:3,自引:2,他引:1  
海啸数值预报技术在海啸预警、防灾减灾工作及海啸物理机制研究工作中都具有举足轻重的作用,特别是在海啸预警及海啸防灾减灾工作中扮演着重要的角色.根据海啸产生及海啸波传播的特征,分别总结了海啸源产生数值模型、海啸传播和淹没模型的研究现状,重点介绍了当前主流地震海啸数值预报模型数值预报技术的发展、预警系统建设及应用现状.旨在为...  相似文献   

9.
海洋内波对水声场的扰动   总被引:4,自引:0,他引:4  
针对海洋内波对水声传播影响的问题,在简要引出内波方程,水声方程和内波解,射线理论之后,以水深2100m等Vaisala频率的全板造波内波解对双线性水声剖面情况计算了内波和内波对声场及声线传播的影响,结果表明,内波对声线传播的路径和时间的影响是不可忽略的。  相似文献   

10.
海洋中声速起伏导致水声信道发生变化,进而引起声线到达结构的变化,对水声传播及定位精度产生一定影响。为讨论这一效应,基于TDOA体制建立了考虑声线弯曲的水下目标无源定位模型,分析了声速起伏对水下声传播路径及传播时间的影响,进而研究了声速起伏对水下无源定位测量精度影响程度。结果表明:当水平传播距离较大时,声速剖面起伏对声传播路径及传播时间的影响更为显著;以典型四元阵为例,若基线长度为20 km,接收阵位于水下5 km处,在不考虑其它随机误差影响下,海洋声速起伏造成的声源定位误差量级在0.5 m以内。分析结果有助于更好地利用环境特征优化无源定位测量方案,可为高精度水下无源定位系统设计及精度评估提供依据。  相似文献   

11.
搭建了一套水下录音记录系统,在复杂浅海环境进行了水声数据采集实验;对于水声采集数据进行了距离、频率谱分析,利用MIT开发的声学计算程序OASES针对声场进行了仿真分析。通过模拟结果和实测结果的比较,优化调整仿真程序的环境参数,分析发现影响声场分布的主要因素为沉积层压缩波声速与声源深度。通过这种方式,优化了仿真软件的环境参数,初步建立了比较准确的浅海水声环境仿真模型,取得了预期实验效果。  相似文献   

12.
基于正交匹配追踪的声层析方法   总被引:2,自引:0,他引:2  
声速剖面的变化会对声传播产生较大的影响,经验正交函数模型经常用来实现对声速剖面数据的简化描述。然而在内波、湍流等海水不均匀性存在时,这种正则化操作会造成声速重构精度的大幅降低。本文利用字典学习生成声速剖面的非正交原子,在稀疏编码时采用正交匹配追踪(OMP,Orthogonal Matching Pursuit)算法,更新字典则使用KSVD (Kernel Singular Value Decomposition)的字典更新算法。由于字典学习不需要强制使用正交条件,对于训练数据更加灵活,从而可以使用少数的原子组合达到更高的重构精度。利用一次浅海声学实验多次测量的声速剖面研究了海水声速剖面的经验正交函数表示和字典学习,研究表明:相比于正交函数表示,学习字典可以利用少数原子(甚至一个原子)更好的解释声速剖面扰动。字典学习可以提高声速剖面的稀疏性,从而提高声速剖面的反演精度。  相似文献   

13.
为研究小尺度海底沉积物样品的声衰减特性,作者提出了用声学探针测量海底沉积物声波幅值的新方法,对沉积物样品扰动小,两个测量点的距离可小于波长,为海底沉积物微观声衰减测量提供了新手段。作者用小于波长的间隔逐点测量了沉积物的压缩波幅值,数据分析表明沿沉积物柱状样全长的声衰减满足指数衰减模型。目前主要用同轴差距衰减测量法获得海底沉积物声衰减数据,但该方法不能辨识声衰减模型,因此不同海区的测量结果难以建立联系。对此作者又提出用声吸收系数反演的幅值比与声衰减系数反演的R值(两种幅值比的比值)作评价依据,分析了垂直轴差距衰减测量法获得的南海海底沉积物声衰减测量数据,发现部分沉积物样品声衰减的R值远大于1,其声衰减不满足指数衰减模型。在声衰减满足指数衰减模型的条件下,用Hamilton的声衰减和频率经验公式预报的南海沉积物声衰减比与作者用声学探针测量海底沉积物所得的声衰减比对比,通过对R值分析得出Hamilton的声衰减和频率经验公式可以预报南海沉积物声衰减比的范围。作者提出的声学探针测量海底沉积物声衰减的方法的优点是既能获得声衰减数据又能辨识声衰减模型,不同海区测量的沉积物声衰减比可用R值建立联系。  相似文献   

14.
During the recent 2004 Sediment Acoustics Experiment (SAX04), a buried hydrophone array was deployed in a sandy sediment near Fort Walton Beach, FL. The array was used to measure both the acoustic penetration into the sediment and sound speed and attenuation within the sediment while a smaller, diver-deployed array was also used to measure sound speed and attenuation. Both of these systems had been deployed previously during the 1999 Sediment Acoustics Experiment (SAX99). In that experiment, the buried array was used to make measurements in the 11–50-kHz range while the diver-deployed array made measurements in the 80–260-kHz range. For the SAX04 deployment, the frequency range for the measurements using the buried array was lowered to 2 kHz. The diver-deployed array was also modified to cover the 40–260-kHz range. Unlike the SAX99 deployment, there were no obvious sand ripples at the SAX04 buried array site at the time of the measurements. To examine the role of sand ripples in acoustic penetration over this new frequency range, artificial ripple fields were created. For the high frequencies, the penetration was consistent with the model predictions using small-roughness perturbation theory as in SAX99. As the frequency of the incident acoustic field decreased, the evanescent field became the dominant penetration mechanism. The sound speed measured using the buried array exhibits dispersion consistent with the Biot theory while the measured attenuation exceeds the theory predictions at frequencies above 200 kHz.   相似文献   

15.
This paper applies a full-field technique to invert bottom sound profile and bottom reflectivity from simulated acoustic data in a shallow water environment. Bottom sound-speed profile and bottom reflectivity have been traditionally estimated using seismic reflection/refraction techniques when acoustic ray paths and travel time can be identified and measured from the data. However, in shallow water, the many multipaths due to bottom reflection/refraction make such identification and measurement rather difficult. A full-field inversion technique is presented here that uses a broad-band source and a vertical array for bottom sound-speed and reflectivity inversion. The technique is a modified matched field inversion technique referred to as matched beam processing. Matched beam processing uses conventional beamforming processing to transform the field data into the beam domain and correlate that with the replica field also in the beam domain. This allows the analysis to track the acoustic field as a function of incident/reflected angle and minimize contamination or mismatch due to sidelobe leakage  相似文献   

16.
基于斯涅耳折射定律,将海水垂向等分成若干层,利用傅里叶步近算法,构建受声速剖面唯一控制的声线传播弯曲模型。将该模型用于模拟研究不同浅海声跃层类型对声线传播弯曲的影响,得出声线波长和轨迹长度按负跃层、无跃层、正跃层的顺序逐渐增加。并利用该模型定量研究跃层深度、跃层强度、跃层厚度三特征参量对声线传播弯曲的影响,得出负跃层强度越大、厚度越大、深度越浅,声线弯曲越大,波长越小。正跃层三特征参量对声线作用相反。  相似文献   

17.
浅海沉积声学原位探测系统研制及深海功能拓展   总被引:1,自引:0,他引:1  
海底沉积物的声速和声衰减系数等声学特性参数是影响水下声场空间结构、水声通讯、水声设备使用性能、海底目标探测的重要因素。介绍了最新研制的浅海海底沉积声学原位测量系统的工作原理、结构组成和性能特点,并对系统在黄海和南海海底沉积物声学特性调查中的应用情况进行了总结。最后,对系统在满足深海应用方面的功能拓展进行了讨论和展望。  相似文献   

18.
Deep Sea AUV Navigation Using Multiple Acoustic Beacons   总被引:1,自引:1,他引:0  
Navigation is a critical requirement for the operation of Autonomous Underwater Vehicles (AUVs). To estimate the vehicle position, we present an algorithm using an extended Kalman filter (EKF) to integrate dead-reckoning position with acoustic ranges from multiple beacons pre-deployed in the operating environment. Owing to high latency, variable sound speed multipath transmissions and unreliability in acoustic measurements, outlier recognition techniques are proposed as well. The navigation algorithm has been tested by the recorded data of deep sea AUV during field operations in a variety of environments. Our results show the improved performance over prior techniques based on position computation.  相似文献   

19.
Precise Multibeam Acoustic Bathymetry   总被引:7,自引:0,他引:7  
The maximum error in ocean depth measurement as specified by the International Hydrographic Organization is 1% for depth greater than 30m. Current acoustic multibeam bathymetric systems used for depth measurement are subject to errors from various sources which may significantly exceed this limit. The lack of sound speed profiles may be one significant source of error. Because of the limited ability of sound speed profile measurement, depth values are usually estimated using an assumed profile. If actual sound speed profiles are known, depth estimate errors can be corrected using ray-tracing methods. For depth measurements, the calculation of the location at which a sound pulse impinges on the sea bottom varies with the variation of the sound speed profile. We demonstrate that this location is almost unchanged for a family of sound speed profiles with the same surface value and the same area under them. Based on this observation, we can construct a simple constant-gradient equivalent sound speed profile to correct errors. Compared with ray-tracing methods, the equivalent sound speed profile method is more efficient. If a vertical depth is known (or independently measured), then depth correction for a multibeam system can be accomplished without knowledge of the actual sound speed profile. This leads to a new type of precise acoustic multibeam bathymetric system.  相似文献   

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