[發明專利]一種基于二維波高分布的海洋環境噪聲場預報方法

有效

• 申請號: 202110463486.2
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113281746B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 魏士儼;楊晟
• 申請（專利權）人: 自然資源部第三海洋研究所
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種基于二維波高分布的海洋環境噪聲場預報方法，涉及海洋環境噪聲監測領域。針對海洋環境噪聲場預報中缺乏海面波浪噪聲源非均勻分布情況，而現有波浪噪聲預報都基于單點站位、大尺度模式或波浪譜得到的有效波高，無法獲取大范圍、高分辨率的噪聲源強度分布計算等難題，提供基于二維波高分布的海洋環境噪聲場預報方法。1)合成孔徑雷達海面有效波高數據預處理。2)二維有效波高的聲源強度分布計算。3)三維海洋環境噪聲場強度分布計算。利用合成孔徑雷達獲取高分辨率二維有效波高信息，計算波高聲源強度二維分布，根據聲傳播模型，計算三維聲場的強度分布，實現波浪產生的海洋環境噪聲場的預報，提供理論上更符合實際情況的高分辨率預報結果。

技術領域

本發明涉及海洋環境噪聲監測領域，尤其是涉及一種基于二維波高分布的海洋環境噪聲場預報方法。

背景技術

聲波是海水中唯一有效的信息載體，是監控海洋的重要手段之一(汪德昭,尚爾昌,水聲學[M],北京：科學出版社，2013)。聲波傳播信道的海洋水聲環境是極其復雜的時變、空變的隨機信道，而其中一個非常重要的聲學特性就是海洋環境噪聲(郭新毅,李凡,鐵廣朋,馬力,海洋環境噪聲研究發展概述及應用前景[M],物理.2014)。海洋環境噪聲是海洋環境中普遍存在而又不期望出現的背景聲場，是限制主、被動聲納工作性能發揮的主要因素(美國國家研究理事會海洋環境噪聲對海洋哺乳動物的潛在影響研究委員會(著),楊燕明(譯)，海洋噪聲與哺乳動物[M]，北京：海洋出版社，2010.)。因其現實的軍事應用需求一直是海洋聲學領域的研究熱點之一(布列霍夫斯基ЛМ.海洋聲學[M].山東海洋學院海洋物理系,中國科學院聲學研究所水聲研究室譯.北京:科學出版社,1983:478-533)。二戰后，Knudsen(Knudsen V O,Alford R S,Emling J W.Under-water ambient noise[J].J.MarRes.,1948；7:410-429)給出著名的風生海洋環境噪聲“Knudsen曲線”；此后，人們補充航船、海洋生物、湍流等對海洋環境噪聲的影響，其中Wenz(Wenz G M.Acoustic AmbientNoise in the Ocean:Spectra and Sources[J].J.Acoust.Soc.Am.,1962；34(12):1936-1956)給出著名的深海海洋環境噪聲“Wenz譜級曲線”。1984年，Urick(Urick R J.Ambientnoise in the sea[M].Washington:Published by Undersea Warfare TechnologyOffice,Naval Sea Systems Command,Department of the Navy,1984)從海洋環境噪聲的聲源特性、變化特性、指向性、相干性以及海洋環境噪聲對接收深度的依賴關系等方面對海洋環境噪聲研究進行系統綜述。2011年，Carey和Evans(Carey W M,Evans R B.Oceanambient noise:measurement and theory.Sponsored by Office of Naval Research,Published by Springer,2011)從海洋環境噪聲產生機理、數值模擬及測量研究等方面對海洋環境噪聲的研究進行系統總結和論述。海洋環境噪聲的理論建模和數值預報也是非常重要的研究方向，Cron提出海面環境噪聲的經典模型(Cron B F,Sherman C H.Spatial-correlation function for various noise models[J].J.Acoust.Soc.Am.,1962；34(11):1732-1736)、Kuperman和Ingenito提出的分層海洋的波動模型(Kuperman W A,Ingenito F.Spatial correlation of surface-generated noise in astratifiedocean[J].J.Acoust.Soc.Am.1980,67(6):1988-1996)、Harrison提出的射線聲學模型Harrison C H.CANARY:A simple model of ambient noise and coherence.AppliedAcoustics.1997,51(3):289-315)、以及RAND數值預報模型(Wagstaff R A.RANDI:Research ambient noise directionality model[M].Nav.Undersea Ctr,Tech.Pub.:1973)等。Piyush等(Asolkar,P.,et al.Tropical littoral ambient noise probabilitydensity function model based on sea surface temperature[J].The Journal of theAcoustical Society of America,2016,140(5):452-457)分析熱帶海區海水溫度對噪聲模型的影響，Najeem等(Najeem,S.,et al.Wind induced ambient noise modelling andcomparison with field measurements in Arabian Sea[J].Applied Acoustics,2015,89(Supplement C):101-106)利用阿拉伯海的噪聲和浮標數據建立風生噪聲的模型。國內在海洋環境噪聲研究方面也有不少工作，主要有淺海海洋環境噪聲特性研究(李丙輝.淺海風成海洋環境噪聲場空間結構及海底參數反演研究[D].中國海洋大學,碩士學位論文,2004)，海洋環境噪聲源特性研究(李整林,彭朝暉,何利.海洋環境噪聲源級經驗公式修正[J].聲學技術,2010,29(6),Pt.2:36-37)，海洋環境噪聲的建模與預報研究(Jiang,D.,etal.Characterization and modeling of wind-dominated ambient noise in SouthChina Sea[J].Science China(Physics,MechanicsAstronomy),2017,(12))。