海底声学底质分类技术的研究现状与前景

对海底声学底质分类技术的研究现状进行了分析。介绍了目前典型的底质分类设备、软件以及可采取的分类方法,探讨了我国开展海底声学底质分类技术研究、开发的可行性与具体实现的思路。     

Ifremer船载ADCP资料处理系统Cascade7.2介绍与基本应用

ADCP资料后处理是海流研究过程中的重要环节。为进一步丰富该类型数据的处理思路与处理手段,系统性地介绍了法国海洋开发研究院研发的船载ADCP资料处理软件Cascade7.2,详细阐述了Cascade7.2资料处理的基本流程、思路、主要功能和部分原理,并结合一段实测数据,通过对比国内某同类产品,对该软件开展初步应用。资料处理流程表明,Cascade7.2软件集成了数据处理、成图和参数校正等功能,采用问题数据标记的方式,有效避免数据误删;处理结果表明该软件使用了加权三点滑动平均方式进行滤波,提升了资料处理效率,但在数据平滑性上略差。     

82-01C型岩石超声横波换能器技术性能及其使用方法

1983年5月本所岩土声学特性实验室研制的82-01A型岩石超声横波换能器通过了技术签定,近来又进一步改进研制成功了性能更好的82-01C型岩石超声横波换能器,目前己由本所工厂批量生产供有关单位使用。为使这一成果迅速推广应用,特对该换能器的技术性能和使用方法作一些介绍,以供参考。     

自由投放式声学多普勒海流剖面观测及数据处理

自由投放式声学多普勒海流剖面（FADCP）观测以“自由落体”方式进行采样,其不依赖于测船钢缆牵引即可对全深度海流进行观测,观测稳定性较下放式声学多普勒海流剖面（LADCP）大幅提升,有效减少了观测值之中的不规则运动。2021年4月与9月在南海西沙海域开展的FADCP观测实验获得了两个断面包含16个站的海流及CTD资料。基于静置期间的真实底流观测,各站全深度的海流剖面采用剪切法获得,潜标附近站位剖面与潜标观测剖面相比,平均流速偏差为3 cm/s。观测断面捕捉到了西沙海域两个时期的气旋涡,其垂直结构比HYCOM模拟更精细,表层流与绝对地转流契合。研究表明,FADCP对测船要求低、数据质量高,其后处理简便且结果良好,但无法对特定水层实施补充观测。     

基于LLC4320环境数据的吕宋海峡声学特征分析

声波是水下信息获取和目标探测的主要手段,其在海洋波导中的传播特性及声场分布与海洋动力环境紧密相关。基于LLC4320再分析数据,针对吕宋海峡及其周边海域,开展了局部环境场特征和声学特征分析,评价了高分辨率数据对于声学特征研究的适用性。首先,通过分析该区域1月温盐场的时间和空间变化特征,结合跃层的空间分布和时间变化,研究了吕宋海峡区域的动力环境特征;其次,开展了声传播规律的研究,并评价了声速、声传播特征等与温盐场的相关性,可为高分辨率的海洋数值模拟在海洋声学特征研究中的应用提供参考。     

GPS安装对ADCP测验精度的影响分析

走其航式声学多普勒流速仪在我国引进并应用多年,在使用过程中,外接GPS和罗经设备的选用和安装对其测验精度有一定的影响。长江下游水文水资源勘测局在九江水文站进行了不同的优化安装,使得走航式声学多普勒流速仪施测的流速、流向和流量精度得到大幅提高。     

基于PIES观测东沙群岛附近声传播变化

本研究旨在将PIES观测数据应用于海洋水声环境的监测。利用一次南海PIES观测数据,反演得到温盐剖面,进而计算声场信息。结合观测期间的暖涡及台风事件对反演及计算结果进行了分析验证。结果表明,PIES能够在长期连续观测中较为敏感地捕获上层水体及表面声道的变化特征,为水声通信、探测及潜航路径规划等提供参考,在水声研究及海洋军事环境保障中都具有良好的应用前景。     

声学多普勒流速剖面仪海上比测试验研究

针对平台和试验条件对声学多普勒流速剖面测量仪（Acoustic Doppler Current Profiler,ADCP）海上比测试验的影响,本文开展了基于坐底平台和浮平台的ADCP海上比测试验。本文统计了不同测量时间段、不同剖面深度比测ADCP所测流速、流向数据的相关系数和均方根误差,完成了基于坐底平台、浮平台开展ADCP海上比测试验总体效果分析,并研究分析了采样时间、海况等试验条件对浮平台试验结果的影响。研究结果表明：浮平台相较于坐底平台更适合开展ADCP海上比测试验,采样时间段不同、海况等级不同都会影响海上比测试验结果。本文研究成果可为进一步优化海上比测试验结果提供方向,为规范国产ADCP的检验验证手段提供理论基础和实践依据。     

基于倒置声学基阵的INSUSBL组合导航算法研究

文中关注水下潜航器导航定位时,电磁波传播途径中能量衰减、惯导系统长航时积累误差以及提高水下潜航器定位精度等问题。基于倒置的超短基线声学基阵,分析声波往返传播时间(RTT)、平面波近似方法和USBL导航解算方法及其坐标转换过程,结合INS误差方程,建立INS/USBL松组合模型。为进一步提高系统精度、动态性能和抗干扰性,考察USBL的原始斜距、斜距差以及声学基阵的空间分布信息,提出基于USBL原始输出信息的INS/USBL紧耦合组合导航方法。通过MATLAB仿真对导航算法进行验证,结果表明两种算法能充分抑制纯惯导误差随时间积累问题,且有效地估计出姿态、速度和位置误差角;其中紧耦合方法状态估计误差最小,导航参数精度相对松组合提高30%以上,对于提高水下载体导航定位精度、海洋探测具有重大意义。     

声学应答释放器电路部分可靠性分析

声学应答释放器是一种对可靠性要求很高的海洋环境监测设备,文中对国家海洋技术中心研制的声学应答释放器进行了可靠性分析。首先介绍了声学应答释放器的电路构成及功能;然后依据可靠性建模相关理论完成电路部分可靠性模型建立,依据可靠性模型,预计了设备的固有可靠度;最后有针对性地提出改进措施,用于指导声学应答释放器设计,为释放器技术研究提供计算模型与可借鉴的经验。