海底声学探测与底质识别技术的新进展

文章介绍了海底声学探测与底质识别技术的现状及最新进展。重点介绍线性调频声呐（CHIRP）技术和非线性调频声呐技术（参量阵声呐）在海底沉积层结构、海底地形地貌探测及其在海底沉积物的底质属性分类识别方面的应用。并简要介绍国内外在线性和非线性调频声呐技术及用于沉积物属性识别方面的最新专利技术或最新进展。     

深水探测中混沌信号的应用仿真

基于多脉冲发射(Multiping)技术的深海底质探测设备以短时延连续发射信号,充分利用深海海水信道,有效提高探测效率.但是,在海底走势变化较大,及底质结构存在差异时,不同时刻发出的声信号在接收端有可能发生混叠.提出使用混沌序列解决这一问题,建立了两种混沌序列筛选流程及调制模型,并对两种调制模型进行了仿真和水池实验对比,验证了频带分离相位连续的调频调制方式可以有效分离时频混叠的信号.     

不同底质海底窄带混响信号空间相关半径研究

海底混响是主动声呐的主要干扰之一,分析海底混响信号的空间相关特性是抗海底混响技术研究的基础。本文依据混响信号的空间相关特性,从理论上解释海底混响信号空间相关半径的定义,利用实验数据研究了在不同海底底质情况下混响信号空间相关半径变化规律以及不同底质混响信号强度的变化。研究表明不均匀海底底质情况下,散射体颗粒增大,混响信号空间相关半径减小且底质较硬时混响信号较强。     

一种高精度水下成像声呐性能实验研究

多波束测深声呐作为一种用于水下成像的声呐,已经成为国内外海洋科学研究、海底资源开发、海洋工程建设等海洋活动中最主要的海洋调查勘测仪器之一,所介绍的多波束合成孔径声呐是结合了合成孔径声呐技术和多波束测深技术的一种新型成像声呐,可以更好地满足水下地形地貌的探测需求。基于多波束合成孔径声呐理论,构建该声呐模型系统进行相关实验验证。实验中将直径13 cm的空心双球分置于基阵单侧入水,发射信号是中心频率为180 k Hz,脉宽为1 ms,带宽为8 k Hz的线性调频信号,在航迹向的不同采样位置以无指向性的声源对其进行照射,经过合成孔经处理得到高精度的多波束合成孔径声呐图像,通过与多波束测深声呐及侧扫合成孔径声呐的成像结果进行对比,验证了多波束SAS成像理论的有效性和正确性,并在此基础上分析多波束合成孔径声呐的优缺点,为进一步研究提供参考依据。     

一种浅地层剖面仪底跟踪方法

0引言浅地层剖面探测是近年来海洋工程野外勘察的主要观测手段之一,具有操作简单、高效且经济的特点,已经越来越多的应用于地质调查、路由探测、根石探测、航道疏浚及水下考古等各个方面。在海底底质的声学探测与分类研究中,对底的跟踪及海底反射信号的识别是其首要的关键技术。     

国外猎雷声呐技术进展趋势

为对付现代新型水雷的威胁,各国海军都更重视和加紧研制反水雷用的猎(扫)雷声呐。本文综述和分析了美英法等国水面舰艇、潜艇和机载猎雷声呐的最新进展,并且探讨了探测掩埋雷和半掩埋雷的猎雷声呐技术的发展情况。最后概括了猎雷声呐技术发展的几个主要特点,供新一代水声设备研制参考。     

AN/BSY-1潜艇综合作战系统

BSY-1潜艇作战系统通过综合导航,声呐和武器系统数据.大大提高了潜艇水下目标探测,分类(识别),定位以及作战控制和武器使用能力,并在美海军潜艇上首先把声呐和火控系统综合在一起。它包括有主动声呐、被动旁侧阵声呐,被动拖线阵声呐、探雷/避撞冰下导航声,内以及作战控制系统(CCS),是一套规模大,技术先进的综合系统。     

三维成像声呐图像重建研究

针对成像声呐领域中水下目标探测、识别等问题,基于三维探测声呐2304通道波束形成数据,研究三维成像声呐可视化方法,仿真了三维点云重构算法,并根据实际应用需求,在设备实现中改进了算法,使其在实际环境中可动态调节阈值,优化成像效果。水池、湖试实验表明:以该可视化方法为基础的三维探测声呐可正确显示目标位置、形态;且在混响环境中对复杂探测目标有良好的重构效果;同时通过与二维声呐图像对比,进一步验证了该三维声呐在轮廓识别方面的优越性。     

会议消息

中国科学院数理学部、中国声学学会和中国海洋学会联合召开海底沉积层声学讨论会 海底沉积层声学讨论会于1983年3月1日至4日在广州召开。来自科学院、国家海洋局、高等院校、石油部和地质部等30多个单位的55名代表出席了会议 著名的海洋声学专家汪德昭教授作了题为“物理海洋学2000年展望”的专题报告,受到了热烈的欢迎。 会议组织了有关海底沉积层声遥测识别、海底沉积物声学和力学参数的关系、非线性声学在海底探测中的应用和海洋声学仪器设备在海洋工程中应用等的学术报告,广泛地交流了近几年来我国科研人员取得的结果。 会议一致认为当…     

浅海海底地形对吊放声呐探测距离的影响

吊放声呐的探测距离不仅与装备的自身性能和海洋水声环境特性有关,还受海底地形影响。利用射线声学模型,仿真分析了正声速梯度和带有跃变层声速梯度下,不同高度和深度的海底山体和海底盆地（简称：海盆）两种典型地形下的声传播特性。通过声传播特性,得出了不同高度和深度的海底山体和海盆两种典型地形对吊放声呐作用距离的影响。根据声传播特性,得出了不同海底地形下潜艇规避吊放声呐搜索的大致航行区域,给出了吊放声呐增加搜潜概率的可行性方案。     

聚焦参量阵原频声场抑制方法的研究

在近距离海底底质原位探测中,使用多阵元聚焦技术能弥补参量阵中差频信号能量较低的不足,但也会使得声焦点处的原频信号能量过高,导致接收系统信号波形限幅,引起波形失真,此外在声场测量时也容易造成传感器损坏.基于KZK(Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov)方程和Berktay包络自解调理论,以声焦点...     

基于自组织神经网络的声学底质分类研究

研究利用多波束测深系统获取的反向散射强度数据,应用自组织(Self Organizing Map,简称SOM)神经网络分类方法实现了对海底泥、砂、砾石和基岩等底质类型的快速、有效识别。通过实验示例,将SOM神经网络的分类结果与传统海底地质取样获取的真实底质类型进行分析比较,表明该方法是可行和有效的。     

正电子湮没技术在高分子薄膜研究中的应用

介绍了正电子湮没技术在高分子薄膜研究中的最新进展.常规的正电子湮没技术和慢正电子湮没技术,可以准确地探测高分子薄膜微观缺陷(自由体积)尺寸、分数、浓度、深度分布,该测试技术将在研究各种高分子薄膜的微结构-性能关系、表面效应、界面效应等方面发挥积极的作用.     

用声学三参数判别海底沉积物性质

通过用声速-波形-振幅三参数识别技术获得海底沉积物的声速和频谱分析结果,根据声速、波形、振幅认识海底沉积物物理状态和结构特征,结合沉积层的其他地质信息,综合来判别海底沉积物性质。实验结果表明:利用声速高低、波形包络、振幅形状大小与沉积物结构、微结构、层理、颗粒成分、矿物组成、物理力学参数之间的关系,可以判别实验海区浅表层海底沉积物基本性质和划分海底沉积物钻孔岩心中古海水进退事件痕迹的埋藏深度。为声遥感遥测海底沉积物的实践作出尝试和贡献。     

基于改进小波包算法的水声信号消噪与重构研究

水声对抗包括主动声呐对抗和被动声呐对抗。为了实现干扰器材的最佳作战效能，干扰信号的产生必须适应水声探测技术的发展趋势-非线性时变和宽带的特征。小波分析是非线性时变信号处理领域的有用工具。文章研究了最优小波包基算法以及非正交小波包基追踪算法在声呐信号消噪与重构中的应用，数值仿真验证了算法的适应性及稳定性。     

现代海底热液活动异常条件探测关键技术研究

结合我国863计划海底热液活动探测技术研究课题的开展情况,综述了现代海底热液活动调查和研究依赖的主要探测技术--深海拖曳式走航连续探测技术、海底原位探测技术、长期定点连续探测技术、深潜技术及深海钻探技术的研究和应用,介绍了我国深海探测技术的研究现状,分析了21世纪海底热液活动研究的发展趋势,指出调查发现新的热液硫化物分布区、研究热液活动的生命现象、建立海底热液活动现场长期监测体系将会是今后研究的重点.     

多波束声呐海底底质半监督学习分类方法

多波束测深声呐的反向散射数据中包含海底表层的声学信息,可以用来进行海底表层底质分类。但实际中通过物理采样获得大范围的底质类型的标签信息所需成本过高,制约了传统监督分类算法的性能。针对实际应用中只拥有大量无标签数据和少量有标签数据的情况,文章提出了基于自动编码器预训练以及伪标签自训练的半监督学习底质分类算法。利用2018年和2019年两次同一海域实验采集的多波束测深声呐反向散射数据,对所提算法进行了验证。数据处理结果表明,相比仅利用有标签数据的监督分类算法,提出的半监督学习分类算法保证分类准确率的同时所需的有标签数据更少。自动编码器预训练的半监督学习分类方法在有标签样本数量极少时的准确率仍高于75%。     

美试验能安装大面积换能器的新型潜艇

为了满足声呐探测的4个基本参数:频率、波束宽度、距离和基阵增益的要求,Jackson H.A.提出了一种新型的潜艇(BBASS)。这种潜艇设计的主要特点是利用海底多次反射,将换能器大面积地布置在潜艇外壳的前面和下表面,其面积约占整个潜艇表面积的二分之一。该艇的排     

应用chirp声呐探测海冰的试验研究

应用声呐技术可以实现在水下连续监测海冰的厚度和速度等参数,为海洋研究和工程提供重要的数据.采用chirp 信号的声呐能有效探测冰水界面,试验表明声呐测距的精度优于1cm,能够满足探测渤海海冰的指标要求.     

信息论在声呐自动目标识别中的应用

声呐自动目标识别（ATR）旨在自动地从背景或杂波中分离出感兴趣目标，一个声呐自动目标识别系统的可行与否取决于它的目标探测性能和识别分类系统的运算效率及训练效率。文章综述了当今信息论在声呐ATR中应用中的理论基础及其可行性分析，最后给出了信息论在声呐ATR特征提取中的应用举例。