[發(fā)明專利]一種基于ADCP測流信號的混響參數(shù)反演方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910837086.6
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110568427B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王忠康;胡長和;郭冉;韓禮波;馮宏
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州瑞利海洋裝備有限公司
• 主分類號: G01S7/539
• 分類號: G01S7/539;G01S15/58;G01P5/24;G06K9/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發(fā)明公開了一種基于ADCP測流信號的混響參數(shù)反演方法。具體操作步驟如下：S1：獲取由ADCP測得的目標(biāo)航次中不同剖面層的實際回波數(shù)據(jù)，篩選得到用于反演的有效數(shù)據(jù)；S2：根據(jù)ADCP中內(nèi)置的原始TVC放大公式對有效數(shù)據(jù)進行還原處理，得到各有效數(shù)據(jù)點未經(jīng)TVC放大的真實回聲信號聲級；S3：以傳播距離為自變量，真實回聲信號聲級為因變量，根據(jù)理論回波強度公式對步驟S2得到的有效數(shù)據(jù)點進行擬合，得到擬合曲線和a、A的真實值；S4：基于S3中獲得的A值，進一步計算得到體積散射強度S_V的真實值。本發(fā)明具有直觀、簡介明了、易操作、針對性強的特點，可以克服目前混響參數(shù)取經(jīng)驗數(shù)值無法符合實際海域的不足，精確的反演出混響參數(shù)，為后續(xù)科研提供精確數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于ADCP測流信號的混響參數(shù)的反演方法，包括吸收系數(shù)、體積散射強度，尤其適用于不同海域精確混響參數(shù)的計算。

背景技術(shù)

信號在海水中傳播，會由于聲吸收和聲擴展等因素產(chǎn)生衰減。隨著傳播距離的不斷增大，衰減也越來越大，最終到達(dá)換能器的接收信號能量越小，對應(yīng)的信號幅值就越小，增加了信號處理的難度。因此，在信號預(yù)處理中，采用TVC曲線放大的方式，使得不同距離處的回波信號幅值保持在一定范圍，進一步減小了信號后處理的難度。

聲吶方程的功能之一是對已有的聲吶設(shè)備進行性能預(yù)測，可以通過推導(dǎo)得到所設(shè)計聲吶的理論作用距離，同理，可以計算出不同距離處的回波信號強度，進而計算出不同距離所對應(yīng)的接收時刻TVC曲線的放大倍數(shù)。因此TVC曲線參數(shù)的設(shè)置與聲吶方程有著很大聯(lián)系。

現(xiàn)有技術(shù)中聲吶方程參數(shù)數(shù)值以經(jīng)驗參數(shù)為準(zhǔn)，如體積散射強度S_V，海水介質(zhì)的吸收系數(shù)a。在ADCP實際使用過程中，經(jīng)過的水域不同，參數(shù)的數(shù)值也應(yīng)不同；同一片水域的測量，時間季節(jié)不同，參數(shù)數(shù)值也應(yīng)不同。采用經(jīng)驗參數(shù)無法精確的設(shè)置TVC曲線公式。因此造成了TVC曲線參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確的問題，進而影響設(shè)備精度，有待于提供一種更為精確的混響參數(shù)反演方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于ADCP測流信號的混響參數(shù)反演方法，能夠精確的反演出混響參數(shù)，為設(shè)備TVC曲線的設(shè)置提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，提高設(shè)備精度。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于ADCP測流信號的混響參數(shù)反演方法，其包括以下步驟：

S1：獲取由ADCP測得的目標(biāo)航次中不同剖面層的實際回波數(shù)據(jù)，篩選得到用于反演的有效數(shù)據(jù)；

S2：根據(jù)ADCP中內(nèi)置的原始TVC放大公式對有效數(shù)據(jù)進行還原處理，得到各有效數(shù)據(jù)點未經(jīng)TVC放大的真實回聲信號聲級；

S3：以傳播距離為自變量，真實回聲信號聲級為因變量，根據(jù)理論回波強度公式(1)對步驟S2得到的有效數(shù)據(jù)點進行擬合，得到擬合曲線和a、A的真實值；

RL＝A-20log₁₀(R)-2aR (1)

其中：RL為接收換能器上的真實回聲信號聲級；A為不隨傳播距離改變的定值；R為傳播距離；a為吸收損失；

S4：基于S3中獲得的A值，根據(jù)公式(2)進一步計算得到體積散射強度S_V的真實值；

其中：SL表示聲源級；θ_-3dB表示換能器的-3dB束寬；L為層厚。

作為優(yōu)選，所述S1中，選擇速度較平穩(wěn)、不存在無效數(shù)據(jù)且層與層之間無突變的若干剖面層，用于反演。

進一步的，所述若干剖面層選擇TVC完全放開后的剖面層。

進一步的，所述S1中，每個剖面層中的數(shù)據(jù)需預(yù)先經(jīng)過異常值剔除處理。