南海某海域海洋环境噪声谱级风关特性分析

为探索南海某区域海洋环境噪声谱级与风场的相关特性,结合潜标海洋环境噪声数据及对应海域的海面风场再分析数据,计算各频段噪声级与风速相关系数及线性拟合函数。分析结果表明:400～1 000 Hz频段,海洋环境噪声谱级与海面风速的相关系数在0.5～0.8之间,达到中等相关。1 000～5 000 Hz频段,两者互相关系数大于0.8,达到高度相关。对海洋环境噪声谱级与对数风速的回归分析结果显示,1000～5 000 Hz频段,两者的线性函数关系显著;并且在1 000 Hz附近的拟合斜率最大,海洋环境噪声谱级对海面风速变化的灵敏度最高。     

基于实测海洋环境噪声谱级的风速反演研究

利用海洋环境噪声数据反演风速特征是目前海洋领域的研究热点之一。本文以南海获得的94 d实测海洋环境噪声数据为基础,研究100 Hz、200 Hz、500 Hz、800 Hz、1 000 Hz、2 000 Hz、4 000 Hz、8 000 Hz等中心频点的噪声谱级特性,结合对应的风速数据,对海洋环境噪声数据进行相关、回归分析,研究结论表明：1 000 Hz以上频段对应的海洋环境噪声谱级与风速相关程度较高,基本不随深度发生较大变化;利用海洋环境噪声谱级反演海面风速的误差结果随着频率的增加而减小,利用1 000 Hz以上的频率进行海面风速反演,可以得到比较准确的结果。     

实测海洋环境噪声数据谱级特性研究

通过对噪声测量潜标系统测得的94 d海洋环境噪声数据及相应的气象数据进行联合时频、相关性、统计特性分析,得到试验海区风速、降雨等自然现象与噪声谱级之间的关系。分析结果表明,海洋环境噪声谱级与风速变化在低频段相关性较低,高频段相关性较高,同时1 k Hz以上频段谱级值分布接近呈正态分布;降雨对环境噪声的影响主要分布在500 Hz以上频段。     

东沙海域海洋环境噪声特性分析及其与风速的相关性研究

本研究利用亚洲海国际实验南海区所获取的海洋环境噪声数据,研究了2001年5月3日0时至5月17日0时海洋环境噪声的时频特性.实验期间有热带风暴西马仑经过,导致海面风速和风生海洋环境噪声随西马仑的逼近和远离出现了显著的升降.以1 250 Hz的海洋环境噪声为例,海洋环境噪声级在这一期间内有一个明显的升高、稳定和缓慢下降的过程.结合再分析风速数据研究海洋环境噪声级与风速的相关性,结果表明,在较高频1 250 Hz处,海洋环境噪声级与风速的互相关系数r为0.50;在较低频50~400 Hz处,两者的互相关系数r在-0.20~0.20之间.此外,本研究利用噪声级与对数风速之间的线性关系式,将海洋环境噪声级与实验过程中海面风速数据做回归分析,确定拟合系数,将此系数用于反演估计海面风速,反演误差在5%~20%之间.     

海洋环境噪声观测技术及数据处理方法

海洋环境噪声是水声信道中的干扰背景场,是影响主动声纳探测能力、限制被动声纳工作性能发挥的主要原因之一.文中详细介绍了目前海洋环境噪声观测的技术手段、测量方法和数据处理方法,并根据实际测量的海洋环境噪声数据,详细分析了海洋环境噪声1/3倍频程带宽内的噪声频谱级计算方法和步骤.     

基于海洋环境噪声水下探测研究进展

由风、雨、舰船、海洋生物以及工业等因素形成的海洋环境噪声,是海洋中永恒存在的声场,包含频段丰富。无论是在水下目标的主动探测还是被动探测过程中,海洋环境噪声都被认为是水声信道中的干扰因素。但海洋环境噪声包含诸多水体、海面、海底和海洋生物等信息,可以通过反演获取海水、海底等各种信息。概述了国内外基于海洋环境噪声声成像的发展现状,并预测了该领域技术发展趋势。基于海洋环境噪声进行的水下目标探测,在探测开发海洋资源、维护国家主权和国家海洋环境安全等方面具有重要意义。     

海洋环境噪声垂直分布测试和分析

采用船舷法对某海域海洋环境噪声垂直分布进行了测量.数据处理与分析结果表明,在6种接收深度下,当地的海面风生破碎波浪噪声对环境噪声有显著贡献.给出了所测海域环境噪声在0.1～20.0kHz频段的宽带声级和接收深度以及多种频率谱级与风速的对数之间的关系.1.0～4.0kHz频段的谱级与风速的对数呈良好的线性关系,且基本上不受接收深度的影响.     

船舶噪声对浅海海洋环境噪声空间相关的影响

通过对2001年亚洲海国际声学实验(ASIAEX)得到的海洋环境噪声数据进行处理,计算了噪声场空间相关系数、功率谱密度和垂直指向性,分别研究了受到远距离和近距离船舶辐射噪声影响的海洋环境噪声空间相关性.结果表明:船舶距离较远(10 km)时其辐射噪声会导致500 Hz以下的海洋环境噪声的空间相关性提高,而对500 Hz以上噪声的空间相关性没有影响;船舶距离较近(≤10 km)时,船舶辐射噪声会导致500 Hz以下的海洋环境噪声相关系数振荡变化,噪声空间相关性曲线在噪声信号声程差相差四分之一波长时出现第一个零点,对500 Hz以上的海洋环境噪声则会引起噪声能量升高,噪声的空间相关性也相对提高.基于现有理论,分别讨论了远距离船舶和近距离船舶产生的噪声场声学特性,对两种噪声场的海洋环境噪声空间相关性进行了合理的解释.     

基于潜标测量的海洋环境噪声谱特性分析

利用海洋环境噪声测量潜标系统对南海典型海域开展了为期3个月的海洋环境噪声测量,16通道海洋环境噪声测量系统每小时测量两分钟噪声信号。数据处理结果表明,800~5 000Hz范围内,噪声谱与风速相关性最好,且风速越大相关性越好,噪声谱与风速的相关性好于与浪高的相关性。风关噪声谱级在海水中部基本不随接收深度发生变化,但由于测量水听器阵长度未能覆盖整个水深,因此未给出海面和海底处谱级变化规律。在400Hz以上的高频段整个风速范围内噪声谱级都随风速发生变化,且噪声谱级与对数风速具有很好的线性关系。     

基于AR模型的海洋环境噪声仿真预测研究

文章主要介绍了AR模型及其参数确定的基本方法。应用Matlab仿真软件,对海洋环境噪声信号的时间序列进行仿真分析,并对预测值与真实值进行比较。结果表明,应用AR模型预测得到的环境噪声信号很好地逼近了实测值,预测的功率谱也具有较高的精度,模拟的结果较好,为海洋环境噪声的预报提供了一种简单可行的模式。     

Sequential Filtering for Surface Wind Speed Estimation from Ambient Noise Measurement

Many research results show that ocean ambient noise and wind speed are highly relevant, and the surface wind speed can be effectively inverted using ocean noise data. In most deep-sea cases, the ambient noise of medium frequency is mainly determined by the surface wind, and there is a conventional relationship between them. This paper gives an equation which shows this relationship firstly, and then a surface-wind inversion method is proposed. An efficient particle filter is used to estimate the speed distribution, and the results exhibit more focused close to the actual wind speed. The method is verified by the measured noise data, and analysis results showed that this approach can accurately give the trend of sea surface wind speed.     

西沙北部海域海洋环境噪声频谱特性

Ambient noise is very important in the prediction system of a sonar performance, because it determines the detection ranges always in a passive sonar and usually in an active sonar. In the uncertainty issue for the so-nar performance, it is necessary to know this factor＇s statistical characteristics that are only obtained by data processing from the underwater ambient noise measurements. Broad-band ambient noise signals from 16 hydrophones were amplified and recorded for 2 min every 1 h. The results show that the ambient noise is essentially depth independent. The cross correlation of the ambient noise levels （1, 6 and 12 h average） with a wind speed is presented. It was found that the correlation is excellent on the upper frequency band and the noise levels correlate better with high wind speed than with low wind speed.     

海洋环境信息在海上搜救中的应用

在分析海上搜救过程的基础上,构建了海上搜救辅助系统的基本结构和应具有的主要功能,并对系统所涉及的各类数据加以较为详细的分析,指出了数据信息的可能来源,以及数据处理方法;分析了影响海上漂浮物运动的各种海洋环境因素;利用POM模式模拟的东海8个主要分潮的潮流预报结果,以及ECCO大洋环流模式的计算结果,在只考虑潮流和准定常海流的情况下,编程实现海上漂浮物漂移轨迹追踪软件。     

浅海有限面积源的噪声场空间相关特性研究

本文对有限面积噪声源产生的噪声场的空间相关特性作了讨论。分别研究了接收器处于源区域里面和外面的情形。对一浅海典型声速剖面和 Baltic海区的噪声场相关特性及噪声场强度进行了计算 ,并与无限大噪声源平面的噪声场特性作了比较。同时 ,为把连续谱考虑在内 ,引入一虚假深海底 ,用复模式和来近似计算分支割线的贡献。但当接收器远离源区域时 ,连续谱经过在下介质中的长程传播 ,衰减迅速 ,故其对噪声场的贡献可以忽略 ,而仅考虑离散简正波场的贡献。结果发现 ,有限面积源的噪声场结构无论是水平结构 ,还是垂直结构均是不均匀的 ,都依赖于接收场点的绝对位置。这与无限大噪声源平面所形成的噪声场的特性是不一样的     

OBS海洋环境信号分析与应用

为研究海洋环境信号在OBS(Ocean Bottom Seismograph)原始数据中的规律及应用,根据OBS原始数据的波形及频谱特征,将研究区划分为5个时间段,依次为旧涌浪阶段、风浪渐强阶段、风浪全盛阶段、风浪消退阶段和新涌浪阶段。结合海洋天气预报,认为上述现象是由偏南风风浪对海流的影响造成的。参考野外地震数据采集记录班报,得到各阶段的时长和距离,计算风浪渐强、全盛和消退阶段OBS附近海流的平均速度。结果表明:OBS原始资料中浅海海洋环境噪音增强的主要因素是风浪,且风浪引起的噪音信号的波形变化特征是渐进式的;OBS可用于接收某种特殊阶段(如台风、海啸等)的噪音信号,并根据噪音信号的波形特征、频谱变化规律和持续时间估算该阶段的海流速度变化。     

星载微波散射计海面风场与海洋环境噪声的相关特性分析

根据海洋环境噪声机理及风关噪声已有的研究成果,提出利用星载微波散射计反演的海面风场数据进行海洋环境噪声分析,并对HY-2A和ASCAT数据与噪声谱级的相关性进行了对比分析。选取南海海域作为研究区,利用潜标测量系统获取的噪声数据和多源散射计风场数据开展了相关实验,并采用NCEP海面风场数据进行对比分析。结果表明,ASCAT数据与噪声的相关性优于HY-2A,散射计数据优于NCEP数据,散射计风场更适合海洋环境噪声的分析研究。该研究内容拓展了微波散射计风场数据的应用领域,并为海洋环境噪声研究提供了更好的技术手段。     

低功耗、大存储量海洋环境噪声监测系统的研究

设计开发了一种超低功耗海洋环境噪声监测系统.它能对水听器采集的噪声信号进行自动增益放大、数字滤波和A/D转换,并对原始采集数据用Flash进行大容量存储及回放.系统在屏蔽室和水槽进行了实验.工作稳定,数据采集完整,数据回放处理结果反映了实际情况.     

海洋水声环境调查数据处理系统的设计与实现

针对目前海洋环境调查现状,结合国内现有的技术条件和现有的处理方法、原理,详细论述了海洋水声环境调查处理系统软件主要功能的设计及关键技术,该系统软件满足海洋调查的需求,极大提高了海洋环境数据处理的自动化、数字化和信息化程度。     

Variation of underwater ambient noise observed at IORS station as a pilot study

The Ieodo Ocean Research Station(IORS) is an integrated meteorological and oceanographic observation base which was constructed on the Ieodo underwater rock located at a distance of about 150 km to the south-west of the Mara-do, the southernmost island in Korea. The underwater ambient noise level observed at the IORS was similar to the results of the shallow water surrounding the Korean Peninsula (Choi et al. 2003) and was higher than that of deep ocean (Wenz 1962). The wind dependence of ambient noise was dominant at frequencies of a few kHz. The surface current dependence of ambient noise showed good correlation with the ambient noise in the frequency of 10 kHz. Especially, the shrimp sound was estimated through investigations of waveform and spectrum and its main acoustic energy was about 40 dB larger than ambient noise level at 5 kHz.     

Analysis of Collision Protection for Ocean and Offshore Structures

1 .Introduction Many accidents of ocean and offshore structuresinvolve impact loadings .Some famous ship colli-sion cases arethe Tj rn Bridge (Sweden) ,the West Bridge of the Great Belt Link (Denmark) andtheMaracaibo Bridge (Venezuela) . Most studies usedthe Hertzian contact law(Zukaset al .,1982) tocalculate the impact force and analyze structures subjectedtoimpact loadings .Other alternative meth-ods such as the spring-dashpot and momentumbalance methods utilizedthe coefficient of rest…