水深测量与海底面状况声探测技术的进展

水探测量与海底面状况探测是海洋调查中最基础性项目之一,声学技术为此提供了有效的手段。近二三十年来回声测深与海底面状况声探测技术有了革命性的发展,新方法新设备不断出现。单波束测深仪与传统侧扫声纳技术在精度、分辨率与海底声学图象质量上有了大幅度提高。多波束测深系统和测深/海底成象一体化侧扫声纳系统的开发,使海底条带状探测填图成为现实。合成孔径声纳等技术在理论研究与应用开发有了较大提高。本文在对各项技术发展历史进行简要回顾的基础上,分析国内外发展现状,较全面反映新的进展,并对未来进一步发展作展望。     

基于声波探测海底浅层沉积物特性的方法研究

利用声波在水中的传输特性进行海底浅层沉积物特性的探测。在实践应用中有实验室方法、现场测量方法和海底声学遥测方法,并研制出大量的仪器。由于海上和海底实际条件的限制,声波探测方法都存在一定的不足之处,由此提出了声衰减测试沉积物特性以及建立实验室模拟海底环境探测方法的设想。     

水下掩埋目标电场探测方法及发展

主动电场探测技术依靠激励源发射电场信号,通过测量电位信号实现目标探测。根据当前主动电场探测掩埋目标研究进展,简要介绍了其原理,对国内外掩埋大目标领域的关键技术（海洋可控源电磁法） 的研究现状以及发展趋势进行了归纳整理;针对主动电场探测水下掩埋小目标的问题,详细介绍了国外实验、 先进设备的工作机理,总结了国内相关领域的研究;通过对水下电场传感器国内外研究现状的分析,指出国内在水下掩埋目标主动电场探测领域已有的基础。最终对该技术的发展及应用前景进行了展望。     

海底抛石声学探测方法——以渤海湾人工岛抛石检测为例

通过水深测量和参量阵浅地层剖面测量相结合方法,从声学探测角度对海底抛石的检测方法进行探讨,结合渤海某人工岛抛石检测项目中应用实例,解释了抛石的厚度和分布情况.得出海底抛石厚度的分析应结合人工岛的侵蚀和淤积的分布情况判断,位于冲刷区的海底抛石厚度可以直接利用海底地形变化量判断,位于淤积区海底抛石厚度应为海底地形变化量减去...     

地波雷达目标检测跟踪联合处理粒子滤波方法

针对固定粒子数PF-TBD算法计算量大、复杂环境下地波雷达海上船只目标检测与跟踪性能不佳的问题,本文将粒子滤波方法应用于地波雷达船只目标检测与跟踪中,提出了基于自适应粒子滤波的地波雷达目标检测与跟踪联合处理方法。该方法结合地波雷达回波谱中目标展宽特性,充分利用了地波雷达回波谱中面目标的粒子权重信息来设置粒子自适应采样策略,提高了目标检测和跟踪联合处理的效果。通过地波雷达实测数据的目标跟踪结果及与同步AIS信息的比对分析,结果表明:提出的检测跟踪联合处理方法在对低信噪比、快速机动等复杂环境下的多目标跟踪时,可提高目标整体跟踪性能。     

上层海洋中浪致混合研究评述——研究进展及存在问题

本文较系统地分析和总结了海浪在上层海洋中的混合作用研究的国内外现状,分别探讨了海浪破碎、波生运动以及波-湍相互作用导致的混合作用,指出了现有研究存在的问题。对今后研究做一展望,并指出实验室热分层水槽中的系统实验研究的必要性。     

无人船声学探测设备集成设计优化方法研究

常规海底探测任务多使用声学探测设备,按照预设测线航行作业,载体航行扰动和自噪声往往直接影响数据质量和作业效率。通过水动力仿真模拟和实船测试等技术手段研究无人船集成声学探测设备的方法,提出设计优化方案来指导无人船的设计与制造,最终实现实船所测数据满足95%置信区间小于0.25,达到IHO44特优级标准,充分证明提出的关于无人船声学探测设备集成设计方法的研究是可行的,具有推广和深入研究的意义。     

浅水潮波模式变分同化共轭码技术研究

以浅水潮波模式为例,详细讨论了共轭码技术的使用方法以及代码检验,并建立了海洋浅水模式的共轭模式。利用浅水潮波模式及其共轭模式进行了流速和水位的初始场优化试验。试验结果表明,初始场优化对于潮波系统数值模拟具有重要的作用,同时也说明利用共轭码技术可以有效地设计共轭模式,进行各种同化试验研究,显示了共轭码技术的诸多优点。     

深水斜坡堤胸墙波浪力研究进展

总结了近年来在斜坡堤胸墙前波浪破碎形态、波浪作用分布、胸墙受力设计等方面研究的进展,分析了斜坡堤上胸墙波浪力的计算方法。已有研究工作表明,深水情况下斜坡堤胸墙波浪作用分布与传统的均布形式有差异,《海港水文规范》中关于斜坡堤胸墙波浪力的计算方法在深水中的适用性应进一步研究。     

A Review About SAR Technique for Shallow Water Bathymetry Surveys

Synthetic Aperture Radar(SAR)has become one of the important tools for shallow water bathymetry surveys.This has significant economic efficiency compared with the traditional bathymetry surveys.Numerical models have been developed to simulate shallow water bathymetry SAR images.Inversion of these models makes it possible to assess the water depths from SAR images.In this paper,these numerical models of SAR technique are reviewed,and examples are illustrated including in the coastal areas of China.Some issues about SAR technique available and the research orientation in future are also discussed.     

浅水多波束换能器声学性能检测方法研究

浅水多波束换能器主要声学指标能够直接或间接地反映系统性能指标,因此利用水池试验对系统换能器声学性能指标进行检测,不但能够初步掌握系统的性能,而且可以降低湖试或海试的风险。通过概括多波束测深系统核心性能与换能器声学指标的对应关系,按照水声计量检定规程和方法,论述了主要声学指标的计算方法,研究了自由场条件下声学指标的检测方法和注意事项,并结合国产多波束系统水池试验,验证了方法的可行性。     

波面极大值处水质点水平速度的统计分布

基于Ｌｏｎｇｕｅｔ－Ｈｉｇｇｉｎｓ提出的线性随机海浪模型,导出了波面极大值处水质点水平速度的统计分布。分布的形式类似于波面极大值的统计分布,其中引入了一个新的谱宽度参量εｕ为１－ｍ２３ｍ２ｍ４１２。当εｕ趋于零时,导出的分布函数为瑞利分布;当εｕ趋于１时,则为正态分布。在窄谱情形下εｕ趋于１２ε,其中ε为１－ｍ２２ｍ０ｍ４１２,为常用的谱宽度参量     

Wave Numerical Model for Shallow Water

The history of forecasting wind waves by wave energy conservation equation is briefly des-cribed.Several currently used wave numerical models for shallow water based on different wave theoriesare discussed.Wave energy conservation models for the simulation of shallow water waves are introduced,with emphasis placed on the SWAN model,which takes use of the most advanced wave research achieve-ments and has been applied to several theoretical and field conditions.The characteristics and applicabilityof the model,the finite difference numerical scheme of the action balance equation and its source termscomputing methods are described in detail.The model has been verified with the propagation refractionnumerical experiments for waves propagating in following and opposing currents;finally.the model is ap-plied to the Haian Gulf area to simulate the wave height and wave period field there,and the results arecompared with observed data.     

N-S方程的数值解法及其在水波动力学中应用的综述

对于描述流体运动的基本方程N-S方程,现已开发出了多种不同的数值求解方法。其中以MAC法和VOF法为代表的网格数值方法较为成熟,并被逐渐用于实际工程的水动力研究中：以SPH和MPS为代表的粒子方法则刚刚起步．具有很大的发展空间。针对N-S方程中的能量耗散问题,采用雷诺时均化的方程形式仍是目前解决水动力问题的主要途径,但需要引入相应湍流模型,以封闭方程。本文首先对N-S方程求解方法的发展过程进行简要回顾,对一些重要的计算方法进行评述,简要介绍其在水波动力学中的应用;然后对时均化的N-S方程的主要封闭模式进行总结介绍;最后对数值求解N-S方程的发展趋势进行展望。     

Multichannel Detection for Wideband Underwater Acoustic CDMA Communications

Direct-sequence (DS) code-division multiple access (CDMA) is considered for future wideband mobile underwater acoustic networks, where a typical configuration may include several autonomous underwater vehicles (AUVs) operating within a few kilometers of a central receiver. Two receivers that utilize multichannel (array) processing of asynchronous multiuser signals are proposed: the symbol decision feedback (SDF) receiver and the chip hypothesis feedback (CHF) receiver. Both receivers use a chip-resolution adaptive front end consisting of a many-to-few combiner and a bank of fractionally-spaced feedforward equalizers. In the SDF receiver, feedback equalization is implemented at symbol resolution, and receiver filters, including a decision-directed phase-locked loop, are adapted at the symbol rate. This limits its applicability to the channels whose time variation is slow compared to the symbol rate. In a wideband acoustic system, which transmits at maximal chip rate, the symbol rate is down-scaled by the spreading factor, and an inverse effect may occur by which increasing the spreading factor results in performance degradation. To eliminate this effect, feedback equalization, which is necessary for the majority of acoustic channels, is performed in the CHF receiver at chip resolution and receiver parameters are adjusted at the chip rate. At the price of increased computational complexity (there are as many adaptive filters as there are symbol values), this receiver provides improved performance for systems where time variation cannot be neglected with respect to the symbol rate [e.g., low probability of detection (LPD) acoustic systems]. Performance of the two receivers was demonstrated in a four-user scenario, using experimental data obtained over a 2-km shallow-water channel. At the chip rate of 19.2 kilochips per second (kc/s) with quaternary phase-shift keying (QPSK) modulation, excellent results were achieved at an aggregate data rate of up to 10 kb/s