海洋环境噪声

摘要： 海洋环境噪声不仅是水中目标探测的背景干扰声场之一,还可用以反演海洋物理参数。文章基于实测东中国海某海区夏季海洋环境噪声数据,分析其时频特性、统计特性以及风关特性。研究结果表明,试验期间该海区100 Hz以下频段的海洋环境噪声级约为110 dB,频率为100和300 Hz的海洋环境噪声级分别服从自由度为8和6的卡方分布,频率为1 kHz和3 kHz的噪声级服从正态分布;海况对低频海洋环境噪声级概率分布无明显影响,但是对高频段噪声级正态分布的均值和方差会产生一定影响;随着频率的增加,海洋环境噪声级与风速对数间的相关系数逐渐增大,1 kHz以上相关系数在0.6~0.7之间;100 Hz以上频段的噪声谱级基本不随深度发生变化。文中的结果可以为水中目标的探测以及浅海海洋环境噪声的应用研究提供技术支持。

摘要： 为了了解航船以及禁渔政策对我国近海海域低频环境噪声特性的影响,文章分析了青岛近海航道区域和非航道区域的海洋环境噪声在25~500 Hz频段实测数据的1/3倍频程功率谱密度。结果表明,在30~100 Hz频段,航道附近海域海洋环境噪声谱级比非航道海域高大约5~10 dB;非禁渔期在150~400 Hz频段的海洋环境噪声谱级比禁渔期高大约4~5.5 dB。文章获取的近海低频环境噪声谱级特性,对了解和利用我国以及世界范围内近海环境噪声低频特性具有较重要借鉴意义。

摘要： 海面风和降雨对海洋环境噪声影响显著,利用海洋环境噪声模型结合风速和降雨率参数可对环境噪声谱级进行预报.本文研究了东印度洋海域环境噪声特性,分析了海面风速和降雨率对海洋环境噪声的影响规律,结果表明没有降雨时高频段噪声谱级与风速的相关系数可达0.59,存在降雨时高频段噪声谱级和降雨率的相关系数可达0.85,强降雨可使高频段环境噪声谱级增大6 dB以上.同时修正了风生噪声源级公式使其适用于东印度洋深海环境,修正后模型预报强降雨噪声谱级与实验数据整体误差在2 dB以内.利用小范围降雨噪声数据对模型进行验证时发现,在小范围降雨时噪声源模型采用海面非均匀降雨噪声源,比采用均匀噪声源的计算结果更加准确.修正后的风生及降雨噪声模型对东印度洋海洋环境噪声特性预报具有重要意义.

摘要： 海洋环境噪声垂直指向性是声呐背景场的典型空间特性之一,既可体现噪声源的空间特性及其传播特性,还可用来反演海洋环境的特征参数。分析了南海某岛礁海域实测海洋环境噪声的垂直指向性,发现当接收阵远离航道时,低频海洋环境噪声垂直指向性的主瓣集中在−30°~30°范围内(0°对应水平方向),且水平方向不存在凹槽。基于舰船自动识别系统(Automatic IdentificationSystem,AIS)航船分布数据得到简化航道区域航船噪声源模型,利用3D射线声传播算法,结合实际岛礁海域地形数据,计算的低频海洋环境噪声垂直指向性与实测数据处理结果相符。研究结果表明,当接收阵距航道较远时,由航道航船引起的低频海洋环境噪声以接近水平方向入射垂直接收阵,研究结果可为声呐在远离航道海域的性能提高提供技术支持。

摘要： 对潜标系统测得的南海某深海海域全海深的海洋环境噪声数据与气象站记录的风速数据进行相应的时频分析和相关性分析.结果表明,600 Hz以上的中高频段海洋噪声谱级与风速的相关性较好,且与风速对数成正比,低频噪声受海洋湍流和航船噪声影响较大,随着风速的增大,海洋湍流产生的噪声谱级也会增加.此外,通过对比远近航船噪声,可知远处航船噪声经传播后其主要能量集中在声道轴附近.文章结果可为深远海海域环境噪声的研究提供参考.

摘要： 为了克服传统混响模型中参数多、难以测量及参数间耦合严重的问题,本文提出利用少数信息集中、受基本物理现象约束的集约参数描述的混响强度模型.通过海底反射相位参数P、海底反射损失参数Q描述全波动混响模型中简正波本征函数和本征值,利用近似常数μ描述小尺度条件下、剔除角度分布项的海底反向散射能力,获得了集约参数混响强度模型.考虑实际测量数据情况,采用海洋环境噪声强度对混响模型进行了修正.结果表明:参数P对混响强度影响相对较小,主要通过控制海底散射角度特性间接影响混响强度;参数Q主要影响混响强度的衰减快慢;参数μ主要控制混响强度总体的强弱;该模型主要适用于浅海低频高混响-噪声比的情况,当混响-噪声比较小时,需要利用海洋环境噪声强度对混响强度模型进行修正.

摘要： 海山/岛礁附近的海底地形往往复杂多变,起伏海底对海洋波导中的声传播具有重要影响,使海底地形多变海域的海洋环境噪声建模和仿真计算的难度增加.本文采用射线理论的N×2D和3D三维算法,依据变化海底地形海域的地形数据,建立了复杂海底地形海域的风关海洋环境噪声模型.模型的计算结果表明:在负梯度声速剖面条件下,接收点各方位扇区的海洋环境噪声级和垂直指向性,在海山/岛礁方位与平坦海底方位的结果明显不同;距海山/岛礁较近接收点的总噪声级略高于较远的接收点;在声速不随距离和方位变化的情况下,N×2D三维近似和3D算法所得到的风关噪声级的深度分布、噪声垂直指向性,以及扇区风关噪声级和垂直指向性虽有所区别,但变化趋势相同,对于复杂地形海域如水平方向声速不发生剧变,当计算时间有限制时,可选用N×2D算法计算风关海洋环境噪声特征.

摘要： 针对水声信道环境噪声干扰严重,信号接收信噪比低,导致水声通信信号检测困难的问题,本文在传统双滑窗检测的基础上,提出基于改进谱减算法与双滑窗检测相结合的水声通信信号检测方法.借鉴语音信号增强思想,将接收的水声通信信号进行谱减降噪处理,提高信号接收信噪比;结合双滑窗检测技术,实现负信噪比下水声通信信号的检测.仿真结果表明,在接收信噪比为-10 dB的情况下,仍可实现水声通信信号的正确检测.

摘要： 海洋环境噪声是多种自然噪声和人为噪声的复杂组合,其谱级大小和频率组成是影响声呐系统探测性能的重要参数,鉴于海洋环境噪声时空域特性非常复杂,需要对海洋环境噪声进行长时间和大范围的观测才足以分析其特性.该文通过在多剖面水下浮标平台基础上集成声学测量系统,研制了一种具有海洋环境噪声监测能力的水下声学浮标平台,该浮标平台可多次上浮、下潜,具备原位坐底和定深漂流两种工作模式,能连续观测海洋环境噪声时长多达数月.利用2019年8月在南中国海海区组织的多台水下声学浮标试验某一天的数据,给出了20 Hz、63 Hz、100 Hz、200 Hz、400 Hz、800 Hz、1.6 kHz和3.15 kHz 8个频点中心处海洋环境噪声谱级随时间变化,讨论了附近航船噪声对其的干扰影响.试验表明,水下声学浮标可作为一种潜在的优势水下漂流移动平台,用于监测关注海域海洋环境噪声特性.

摘要： 海山、海底斜坡等起伏海底地形通常会引起声线的水平折射.本文在射线法声传播的基础上,对存在海山时的海洋环境噪声采用N×2D近似和3D两种方式建模,对比考虑水平折射影响后对海洋环境噪声仿真的影响.

摘要： 由于浅海海域水平传播的航船噪声能量过大,传统被动测深技术经过自适应波束形成方法后仍不能获得很好的反演结果.因此需要对噪声数据进一步优化处理.这篇文章分析了青岛近海测得的海洋环境噪声数据,针对传统被动测深处理反演效果不理想,通过奇异值分解(SVD)分解对噪声数据进行重构,将水平传播的噪声与垂向传播的噪声进行分离重构.利用经验正交函数(EOF)再重构的数据进行被动测深,可以获得明显的海底沉积层分层信息.

摘要： 在浅海环境中,由于声传播过程与海底和海面进行了多次作用,海洋环境噪声场的空间特性强烈地依赖于海底的地声属性,根据大量的实际测量,环境噪声场的垂直相干特性具有相对稳定的特点,随海况变化较小.本文基于文献[6]浅海风成噪声场模型,分析了“软”和“硬”两种海底情况下各地声参数对垂直相干函数的敏感性.分析表明:宽带垂直相干对压缩波声速最敏感,海底密度和剪切波衰减系数对宽带垂直相干影响不大,而压缩波衰减系数和剪切波声速在“软”和“硬”两种海底情况下对宽带垂直相干的敏感度不同.

摘要： 海洋环境噪声通常被认为是各个方向相互独立且互不相关的平面波的叠加,这样的平面波噪声场是空间均匀的,也就是说,其功率谱密度函数、互谱密度函数、相干函数和互相关函数都是与空间位置无关的.本文介绍了如何通过指向性密度函数获取相干函数,以及互相关函数与相干函数的关系,最后给出了的如何通过两水听器接收的海洋环境噪声的互相关函数提取格林函数.

摘要： 自组织映射方法是一种基于竞争学习的无监管神经网络,它能把高维的输入数据映射到低维空间并且保留数据的拓扑结构,特别适合于解决数据的聚类问题.海洋环境噪声是海洋中的背景声场,海洋环境噪声的声级大小受附近行船、工业的人为活动、海洋生物或风雨等多种因素的影响.本文研究了自组织映射的基本原理和算法;利用SOM方法得到了20Hz-31.5kHz宽频带海洋环境噪声特性的统计变化规律,并初步分析了海洋环境噪声级与行船和风速的内在关系.本文的研究结果为从海量数据中挖掘样本之间的关联关系提供技术参考.

摘要： 分析中沙以北深海10Hz～20Hz的次声频海洋环境噪声的特性,发现该频段噪声受航船噪声的影响与风速的相关性差,南海航船噪声应是该次声频海洋环境噪声的主要噪声源.台风期间10Hz～20Hz的次声频海洋环境噪声的噪声级降低,这应是测量海域航船数量减少导致.分析噪声的谱概率密度,10Hz～20Hz频段的噪声级呈双区域集中分布的态势.

摘要： 为了解决距离有关波导中低频海洋环境噪声场建模问题,本文基于抛物方程理论给出了距离有关波导中噪声场垂直相关性和指向性模型.仿真计算了大陆坡海区风成噪声场垂直相关特性和指向性.研究表明:海底地形变化对噪声场垂直相关性和指向性都会产生显著影响.相对于水平海底情况,下坡传播时,接近水平方向的噪声强度增加,而上坡传播时,接近水平方向的噪声强度减弱.

摘要： 海洋环境噪声的水平指向性是海洋环境噪声的一个重要特性,它作为频率、地理位置、年中时间的函数,对其进行预报一直是海洋特性研究的重要内容.随着航运业的发展,船舶自动识别系统(AIS)成为船舶航行的必备设施,在岸基上能够方便地访问其数据库.本文研究了一种利用AIS信息进行海洋环境噪声水平指向性分析的方法,并利用该方法对某浅海环境噪声实测数据进行了处理和分析.研究结果对于掌握该海域的环境噪声特性具有重要的意义,也可用于监测海洋生物栖息地内环境噪声特性的变化。

摘要： 海洋环境噪声时空变化显著,研究其规律特征对声纳系统有效发挥探测效能意义重大.本文基于三年的东海水声调查环境噪声数据,结合海洋声速剖面,对比研究东海大陆架总噪声级垂向分布季节变化特征,并利用噪声谱级分析其形成机制.结果表明春季上层水听器接收到的噪声信号低于下层,船舶噪声为主要影响因素;夏季与春季相反,风生噪声起决定作用。

摘要： 航运量的增加,引起海洋环境噪声级明显上升.本文考虑了海上航船的非均匀分布,以及不同船只的具有不同的噪声特征谱线,研究了航船噪声引起的环境噪声强度水平非均匀分布特征.海洋环境噪声能量水平非均匀性分布，将使环境噪声成为背景干扰声能流，并导致噪声空间相关性具有水平方向特性，相关工作另文讨论。应该说环境参数和声速剖面等对环境噪声强度非均匀分布有一定影响，中、小渔船声源级亦需另加确定，限于篇幅，本文未予论述。

摘要： 一种基于二维波高分布的海洋环境噪声场预报方法，涉及海洋环境噪声监测领域。针对海洋环境噪声场预报中缺乏海面波浪噪声源非均匀分布情况，而现有波浪噪声预报都基于单点站位、大尺度模式或波浪谱得到的有效波高，无法获取大范围、高分辨率的噪声源强度分布计算等难题，提供基于二维波高分布的海洋环境噪声场预报方法。1)合成孔径雷达海面有效波高数据预处理。2)二维有效波高的声源强度分布计算。3)三维海洋环境噪声场强度分布计算。利用合成孔径雷达获取高分辨率二维有效波高信息，计算波高声源强度二维分布，根据声传播模型，计算三维声场的强度分布，实现波浪产生的海洋环境噪声场的预报，提供理论上更符合实际情况的高分辨率预报结果。

摘要： 一种基于非均匀风关声源的海洋环境噪声场预报方法，涉及海洋环境噪声监测领域。针对海洋环境噪声场预报中，缺乏海面风生噪声源非均匀分布情况，而现有风关噪声预报都是基于单点站位或大尺度模式风场，无法获取大范围、高分辨率的噪声源强度分布计算的难题，提供一种基于非均匀风关声源的海洋环境噪声场预报方法。包括步骤：1)合成孔径雷达海面风场预处理；2)风关海面噪声源强度分布计算；3)三维海洋环境噪声场强度分布计算。利用合成孔径雷达获取的高分辨率海面风场信息，计算风关噪声源强度的非均匀分布，根据经典的声传播模型，计算三维声场的强度分布，实现风关海洋环境噪声场的预报，提供理论上更符合实际情况的高分辨率预报结果。

摘要： 本发明公开了一种基于海洋环境噪声信号的简正波特征提取方法，用于解决现有基于主动声信号的简正波特征提取方法隐蔽性差的技术问题。技术方案是将噪声干涉仪技术与简正波分离技术(warping变换)相结合，通过对两个接收水听器接收的海洋环境噪声信号做互相关，被动提取两点间的声场格林函数，然后对声场格林函数做warping变换，分离不同阶简正波，利用窄带滤波器过滤得到单阶模态并恢复单阶模态时域信号，最后对单阶模态信号做时频分析提取其频散特征。本发明无需主动声源，只需要两个接收水听器即可提取海洋波导的频散特征，隐蔽性好。

摘要： 一种基于Apriori的海洋环境噪声与水文气象关联关系挖掘方法，属于海洋环境噪声与水文气象的数据挖掘领域。其特征为首先获取海洋环境噪声与水文气象数据并进行预处理，将预处理后的海洋环境噪声进行FFT分析，得到环境噪声谱级。然后对环境噪声谱级、风速和温度分级化表征，得到海洋环境事务集T。对海洋环境事务集T离散化后采用Apriori算法进行关联规则挖掘，发现海洋环境噪声与水文气象间的强关联关系。本发明的效果和益处是：通过Apriori算法对海洋环境噪声与水文气象进行关联关系挖掘，能够根据特定目的挖掘出某个水文气象要素对海洋环境噪声谱级变化的影响，并给出水文气象要素影响特定频段海洋环境噪声谱级的置信度，提高了海洋环境噪声谱级预测的准确性。

摘要： 本发明公开了一种基于海洋环境噪声的数字脉冲间隔调制水声通信方法，包括以下步骤：S1：在发射端对环境噪声进行采样获得环境噪声信号，对环境噪声信号进行参数估计得到特征指数α；S2：根据环境噪声信号的特征指数α，通过α稳定分布序列发生器获得SαS稳定分布序列，作为系统通信载体；S3：信源信息在发送端先进行信道编码，再进行串并转换，通过数字脉冲间隔调制(DPIM)信息调制器将分配到的数字信息调制到SαS稳定分布序列上；S4：在接收端，利用本地拷贝的同步信号确定信息信号开始的确切时间，然后通过接收到的同步信号进行信道估计与信道均衡；S5：在接收端通过估计相邻码元间的时延差(TDD)值，由译码器恢复出信号携带的数字信息，将解码信息进行并串转换与信道译码恢复出原始信息序列。本方法相比于传统DPIM系统，通信载体具有更好的隐蔽性，同时可实现可靠通信。

摘要： 本发明公开了一种海洋环境噪声预报方法，包括：根据海底地形底质数据库或者实测海底地形底质建立预报海域三维海底模型；通过实测数据或者水文数据库获得计算海域海洋声道水文条件；利用遥感等气象预报方法获得预报地点的风速、降雨等海面气象状况；利用风速和降雨数据计算单位面积海面噪声源的源强度，利用射线声传播方法计算所需海域内不同方位和距离的单位源强海面噪声源到接收点的声压，进而计算获得所需位置的噪声级。

摘要： 本发明公开了海洋监测浮标技术领域的一种海洋环境噪声监测浮标，包括本体，本体上以调节盘轴心为圆心环形阵列开有和滑杆数量相同的升降仓，滑杆远离安装板的一端固定连接有限位滑动连接在升降仓内的挤水板，本体的外壁固定连接有防撞滑座，防撞滑座上限位滑动连接有支架，挤水板上固定连接有限位框，限位框内限位滑动连接有能伸进防撞滑座内部的限位楔块，限位框内设置有能使限位楔块向着靠近防撞滑座方向进行运动的弹簧，支架位于防撞滑座内的一端固定连接有能使限位楔块运动出防撞滑座的触发楔块，支架的外壁套设并固定连接有与防撞滑座固定连接的弹簧，本发明能实现受剧烈撞击的时候，浮标能自动快速下沉脱离撞击区域，从而实现保护的功能。

摘要： 本发明公开了一种自容式海洋环境噪声观测仪，包括耐压仓、深水水听器、差分信号处理模块、数据采集和存储模块、电源模块、电子仓支架、水听器支架；差分信号处理模块用于将深水水听器输出的信号进行放大、滤波、电压转换处理；数据采集和存储模块用于将差分信号处理模块处理后的信号数字化并存储到SD卡中；深水水听器固定在耐压仓的端盖上；电源模块用于转换外接电池仓电压，进行供电；差分信号处理模块、数据采集和存储模块、电源模块通过电子仓支架安装在耐压仓内，外接电池仓。本发明体积小、布置方便、低成本，工作时间长，适用于潜标、锚系、滑翔机等不同海洋观测平台，通过外接大容量电池仓，可以实现海洋背景噪声长期观测。

摘要： 一种基于海洋牧场养殖网箱的海洋环境噪声监测系统，包括岸上设备和海上设备。岸上设备包括数据接收天线、计算机。海上设备包括养殖网箱水面框架、安装在养殖网箱上方的和下方装置，上方装置包括数据汇总采集模块、水密仪器舱、水面无线数据通讯发送模块、GPS/北斗接收模块、水面无线通讯天线。下方装置包括用于监测海洋环境噪声的水听器接收阵、温度/压力传感器组。数据汇总采集模块采集到水听器接收阵接收的海洋环境噪声数据、水下温度传感器、压力传感器的数据，汇集定位数据发送给计算机，对海洋环境噪声数据进行处理。本实用新型本能够实现对海洋牧场和周边海域的海洋环境噪声长期、实时、在线、稳定、自动化监测、数据传输和实时处理，具有重要意义。

摘要： 本实用新型涉及海洋噪声监测技术领域，尤其涉及一种海洋环境噪声数据采集装置，包括外壳，所述外壳上固定连接有尖刺，所述外壳上固定连接头固定杆，所述固定杆的外侧设置有弹簧，所述固定杆的外侧滑动套接有壳体，所述壳体的数量为两个，其中一个所述壳体与另一壳体接触，所述壳体的内壁固定连接有支撑垫，所述支撑垫上接触有采集装置，所述采集装置上接触有压块，所述压块与外壳固定连接。通过设计外壳与弹簧的作用，可对壳体起到一个碰撞缓冲的效果，从而达到对壳体内部采集装置缓冲的目的，降低了采集装置受到的冲击力，可防止采集装置碰撞受损，同时通过缓冲垫的作用，可进一步提高外壳的缓冲效果。