【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋环境参数声学监测
,特别是涉及一种基于海洋环境噪声的声学监测系统及方法。
技术介绍
海洋内部充满了各种声源产生的声音,这些声源包括各种水下生物、自然物理过程以及同时存在的不可避免的各种人为活动。不同声源具有的声学特性如声源级、谱特性、时空结构等差异较大,对水下声环境产生不同印记。同时每个声源特性本身又受到其所在的特殊环境影响而发生畸变。因此海洋环境噪声对海洋声学研究、海洋开发、海战场环境建设和海洋声学仪器开发与使用有着重要意义。目前对海洋环境噪声观测的方法一般采用浮标或潜标观测系统,通过在系统上布设声信号接收单元获取海洋环境噪声数据。田应元等人的专利(申请号:CN102874382A,一种水平系留海洋环境噪声矢量场监测潜标平台)即采用潜标系统,利用矢量传感器进行海洋环境噪声测量。刘军礼等人的专利(申请号:CN102645269A)提出了一种基于光学方法的海洋环境噪声测量装置。此外,人们还常常利用海洋声学实验中接收有关发射信号的间隙获取海洋环境噪声。上述测量方法中采用的声学系统空间位置均是固定的,因此只能获得小尺度空间范围内的海洋环境噪声信息,若需测量某个海区内的海洋环境噪声时空变化信息,则需要在观测海区布设多个观测站位。并且上述专利仅仅涉及海洋环境噪声测量系统设计,并未考虑海洋环境噪声数据的处理方法。以往的海洋声学观测和研究中,海洋环境噪声常常被认为是背景干扰,从而在相关后续处理中滤除。海洋环境噪声观测和应用一般局限于海洋环境噪声的时空变化特性获取,或利用海洋环境噪声的垂直相干特性获取海底地声参数,或利用其谱级特性获取降雨及海表风 ...
【技术保护点】
一种基于海洋环境噪声的声学监测系统,其特征在于包括连接有上位机(4)和时钟同步单元(5)的内部控制计算机(3),与内部控制计算机(3)和时钟同步单元(5)相连的接收单元(2),该接收单元(2)连接一个包含3~16个水听器的水听器阵(1);以及为内部控制计算机(3)供电的电源单元6;所述的内部控制计算机(3)带有时钟基准模块(32)和存储器(31);上述接收单元(2)包括与接收水听器阵(1)中的各个水听器分别相连的多个前置放大器(21),所述的前置放大器(21)接收到的信号分别通过各自的低通滤波器(22)、可调增益器(23)进行滤波、放大处理后,再传输至A/D转换器(24),经A/D转换后的信号传输至内部控制计算机(3);上述时钟同步单元(5)包括GPS天线(51)、GPS接收器(52)和定时回路(53),其中定时回路(53)与所述内部控制计算机(3)连接,为系统提供精确的时间信号,并对内部控制计算机(3)的时钟基准模块(32)进行时钟校准,同时通过定时回路(53)为A/D转换器(24)和数据存储(31)提供时钟信号。
【技术特征摘要】
1.一种基于海洋环境噪声的声学监测系统,其特征在于包括连接有上位机(4)和时钟同步单元(5)的内部控制计算机(3),与内部控制计算机(3)和时钟同步单元(5)相连的接收单元(2),该接收单元(2)连接一个包含3~16个水听器的水听器阵(1);以及为内部控制计算机(3)供电的电源单元6;所述的内部控制计算机(3)带有时钟基准模块(32)和存储器(31);上述接收单元(2)包括与接收水听器阵(1)中的各个水听器分别相连的多个前置放大器(21),所述的前置放大器(21)接收到的信号分别通过各自的低通滤波器(22)、可调增益器(23)进行滤波、放大处理后,再传输至A/D转换器(24),经A/D转换后的信号传输至内部控制计算机(3);上述时钟同步单元(5)包括GPS天线(51)、GPS接收器(52)和定时回路(53),其中定时回路(53)与所述内部控制计算机(3)连接,为系统提供精确的时间信号,并对内部控制计算机(3)的时钟基准模块(32)进行时钟校准,同时通过定时回路(53)为A/D转换器(24)和数据存储(31)提供时钟信号。2.利用权利要求1所述的声学监测系统进行海底水深及分层结构探测的方法,其特征在于包括以下步骤:1)选择所要监测的海域;确定水听器阵列中的水听器数目,并确定各个水听器的深度;设置水听器的采样频率、采样时间长度、采样间隔;设置数据放大增益、数据存储格式;2)上述水听器阵列开始工作,直至达到预设的工作时间;将水听器数据采集;所得数据为时域噪声阵列数据;3)对采集的数据进行滤波预处理;4)对上述滤波预处理的数据进行时间平均,即将上述数据按照一设定时长进行等分,得到多个等时长的数据,再对上述每个等时长的数据进行平均处理,分别得到上述多个等时长数据的均值;5)将上一步骤得到的多个数据依次采用经验正交函数分解、数据重建、波束形成和互相关方法进行处理;首先采用经验正交函数分解方法进行分解,得到多个经验正交函数模态;再从中选取垂向传播的海洋环境噪声数据对应的经验正交函数模态,并利用上述对应的经验正交函数模态的对海洋环境噪声数据进行重建,得到重建后的信号表示为:X′(z,t)=Σi=1NAi(t)EOFi(z)---(1)]]>其中等号左边为重建后的数据,z、t、N分别为深度、时间、经验正交函数模态的个数,EOFi(z)为第i...
【专利技术属性】
技术研发人员:林巨,王宁,徐铭,王欢,
申请(专利权)人:中国海洋大学,
类型:发明
国别省市:山东;37
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