[發(fā)明專利]一種自適應海洋移動聲層析系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910238943.0
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN109900256B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 李強;張曉華;鄭修宇;古錦韜;李豐果
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G01C13/00
• 分類號: G01C13/00
• 代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223
• 代理人: 王震宇

1.一種自適應海洋移動聲層析系統(tǒng)，其特征在于，包括在觀測海域外圍布放的多個水面移動平臺，每個水面移動平臺底部裝有三個水聽器，用于水下水聲換能器的精確定位，每個水面移動平臺通過拖拽線纜與水下的低頻水聲換能器和高頻水聲換能器連接，所述水面移動平臺具有定位和授時裝置，用于實現(xiàn)所述水面移動平臺的自身定位以及使水聲換能器同步發(fā)出探測聲波，所述高頻水聲換能器用于發(fā)射高頻聲學信號與所述三個水聽器配合，以實現(xiàn)所述高頻水聲換能器和所述低頻水聲換能器的精確定位，所述低頻水聲換能器用于發(fā)射中低頻聲學信號，與其他水面移動平臺相應的低頻水聲換能器相互接收發(fā)射的信號，以實現(xiàn)海洋水文信息的聲層析觀測。

2.如權(quán)利要求1所述的自適應海洋移動聲層析系統(tǒng)，其特征在于，所述水面移動平臺為波浪滑翔機、AUV、無人船或人工船只。

3.如權(quán)利要求1所述的自適應海洋移動聲層析系統(tǒng)，其特征在于，所述定位和授時裝置為GPS或者北斗定位系統(tǒng)。

4.如權(quán)利要求1或3所述的自適應海洋移動聲層析系統(tǒng)，其特征在于，所述水面移動平臺為波浪滑翔機，所述波浪滑翔機包括水面船、水下牽引體和連接所述水面船與所述水下牽引體的臍帶纜，所述水面船通過所述水下牽引體的拖拽進行移動，所述高頻水聲換能器和所述低頻水聲換能器安裝在所述水下牽引體上。

5.如權(quán)利要求4所述的自適應海洋移動聲層析系統(tǒng)，其特征在于，所述水面船的底部固定有所述水聽器支架，所述水聽器支架具有兩兩之間成120度夾角的三個連接桿，所述三個水聽器分別安裝所述三個連接桿上。

6.如權(quán)利要求4或5所述的自適應海洋移動聲層析系統(tǒng)，其特征在于，所述水面船安裝有陀螺儀，用于測量所述水面船的姿態(tài)，以獲得各個水聽器相對所述水面船的位置，并與所述定位和授時裝置所確定的所述水面移動平臺的位置信息相配合，獲得所述三個水聽器的實際位置，所述系統(tǒng)根據(jù)所述三個水聽器的實際位置，通過三點定位方法確定安裝在所述水下牽引體上的所述高頻水聲換能器和所述低頻水聲換能器的確切位置。

7.如權(quán)利要求1至6任一項所述的自適應海洋移動聲層析系統(tǒng)，其特征在于，所述多個水面移動平臺的初始采樣點均勻分布于待觀測區(qū)域外圍圓周，所述多個水面移動平臺沿圓周隨機移動，進行多次采樣；所述多個水面移動平臺優(yōu)選為五臺波浪滑翔機。

8.如權(quán)利要求1至7任一項所述的自適應海洋移動聲層析系統(tǒng)，其特征在于，各水面移動平臺的低頻水聲換能器完成聲波發(fā)射后，轉(zhuǎn)換成接收模式；每個水面移動平臺接收其他水面移動平臺搭載的低頻水聲換能器發(fā)出的聲波，并計算每個聲波到達的延時；當每個水面移動平臺收到其他所有水面移動平臺發(fā)出的低頻聲波時，即完成一次測量；當在初始采樣點完成測量后，將包括低頻水聲換能器的位置、聲波達到的順序及傳播的時間在內(nèi)的相關數(shù)據(jù)通過水面移動平臺搭載的通訊系統(tǒng)傳送回岸基進行分析，反演計算觀測區(qū)域?qū)獣r刻的海洋水文信息；優(yōu)選地，整個觀測區(qū)域每次測量共有10條聲線覆蓋。