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持续变化的北极环境及极地声学研究新进展
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作者 黄海宁 殷敬伟 +5 位作者 杨燕明 刘崇磊 韩笑 张扬帆 文洪涛 朱广平 《声学学报》 北大核心 2025年第3期537-550,共14页
在全球变暖的大趋势下,北极海域气候环境和海洋环境持续变化,主要表现为海冰体量逐渐变少、夏季开阔海域面积逐渐扩大、多年冰持续减少、冰边缘区水文分层更加复杂等。在其影响下,北极海域水声环境也在发生持续的变化。论文从新时期北... 在全球变暖的大趋势下,北极海域气候环境和海洋环境持续变化,主要表现为海冰体量逐渐变少、夏季开阔海域面积逐渐扩大、多年冰持续减少、冰边缘区水文分层更加复杂等。在其影响下,北极海域水声环境也在发生持续的变化。论文从新时期北极海域的海冰、水文和海底等波导环境特性出发,综述了北极海域声传播特性、冰下噪声特性、冰区混响特性等方面的最新研究成果;并结合国内外开展的北极声学观测试验,重点介绍了水声环境效应综合观测、冰下水声通信导航以及冰层形态声学监测等方面的进展。最后对北极水声学研究进行了总结,并展望了未来发展趋势。 展开更多
关键词 北极水声学 冰下声传播 冰下噪声 冰下混响 声学观测
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基于PIES观测的黑潮延伸体区域声场特性研究
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作者 邵星栋 徐永生 +2 位作者 王黎明 郭平 高海波 《海洋测绘》 北大核心 2025年第3期46-50,共5页
为揭示黑潮延伸体对区域海洋声场的影响及其动力学机制,基于坐底式逆式回声仪(PIES)观测数据,利用地转经验模态方法反演出温盐场,进而得到高分辨率的三维声速场。在此基础上,采用BELLHOP射线模型开展声传播仿真,分析该区域声场的变化特... 为揭示黑潮延伸体对区域海洋声场的影响及其动力学机制,基于坐底式逆式回声仪(PIES)观测数据,利用地转经验模态方法反演出温盐场,进而得到高分辨率的三维声速场。在此基础上,采用BELLHOP射线模型开展声传播仿真,分析该区域声场的变化特征。研究发现,黑潮延伸体将区域声道轴由860m显著加深至1200m,使得声传播会聚区位置明显后移、宽度增大、深度加深,而对于该区域表面声学层的变化则是以季节性为主导。这些变化是黑潮延伸体引起的温跃层加深、季节性热交换导致的混合层变化所共同作用的结果。研究结果揭示了黑潮延伸体对区域声场的显著调控作用,并为水下探测、通信和环境监测提供了理论基础和技术支撑。 展开更多
关键词 海洋声学 黑潮延伸体 坐底式逆式回声仪 表面声学层 声道轴 会聚区
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海底沉积物纵波声速随孔隙度变化的物理机制
3
作者 李赶先 龙建军 《应用声学》 北大核心 2025年第2期413-422,共10页
为建立高精度海底沉积物纵波声速预估公式和揭示沉积物纵波声速与相关参数响应机制,通过对海底沉积物测试数据统计分析,研究发现了海底沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值,并用一元二次函数的最小值坐标公式,对该文及众多学者得到的不... 为建立高精度海底沉积物纵波声速预估公式和揭示沉积物纵波声速与相关参数响应机制,通过对海底沉积物测试数据统计分析,研究发现了海底沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值,并用一元二次函数的最小值坐标公式,对该文及众多学者得到的不同海区沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值及其孔隙度临界值进行了统一分析。计算表明,不同海区沉积物纵波声速随孔隙度变化的最小值变动范围在1468.59-1520.22m/s之间,相应孔隙度临界值变动范围在0.69-0.88之间。分析表明,不同学者的经验公式归属于声学理论推导的统一数学表达形式。研究表明,海底沉积物纵波声速随孔隙度变化最小值形成是由沉积物颗粒耦合作用影响纵波传播造成的,进而揭示出海底沉积物的颗粒在海水中的接触或悬浮状态、弹性应变变化等因素影响纵波声速变化的物理机制。 展开更多
关键词 海底沉积物 纵波声速 最小值 孔隙度 颗粒悬浮
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深海海沟对风成噪声场垂直相关性的影响
4
作者 胡博 王天 +2 位作者 张昊阳 于兴超 王思佳 《声学技术》 北大核心 2025年第2期155-163,共9页
海沟地形起伏巨大,复杂多变,对声传播有很大影响。为了分析海沟对深海风成噪声垂直相关性的影响,首先,基于三维射线理论和实际海沟地形,建立了海沟附近海域的深海风成噪声场理论模型;然后,研究了噪声场的垂直相关性对海沟参数变化的敏... 海沟地形起伏巨大,复杂多变,对声传播有很大影响。为了分析海沟对深海风成噪声垂直相关性的影响,首先,基于三维射线理论和实际海沟地形,建立了海沟附近海域的深海风成噪声场理论模型;然后,研究了噪声场的垂直相关性对海沟参数变化的敏感性及海沟参数的影响规律;最后,基于射线逆推方法,分析了海沟影响噪声场垂直相关性的机理。仿真结果表明,与阵列相对海沟中心的水平距离相比,阵列深度对垂直相关性的影响更大,深度越深,垂直相关性的振荡越弱,越趋近于0;海沟深度和宽度的增大会导致相关性先略微增大再减小,但这种变化并不明显;当阵列深度较深时,与斜坡地形相比,海沟等大深度地形对噪声场垂直相关性的影响更大,需要重点考虑。射线逆推分析表明,海沟改变了声线的传播路径,导致接收阵处声线的种类和数量发生变化是海沟引起噪声场空间特性变化的主要原因。 展开更多
关键词 海沟 深海风成噪声 垂直相关性 三维射线理论 射线逆推
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基于知识引导学习模型的浅海声源识别方法及其算法研究
5
作者 李琦 黄翠 +1 位作者 刘颉 孙桂玲 《海洋技术学报》 2025年第3期66-76,共11页
基于海洋环境知识和引导学习方法构建水下声源识别方法模型研究是近年来海洋声学领域的研究前沿和热点,在水下声源识别方面具有重要应用价值。本文建立了基于内嵌专业知识和经验的深度学习模型的浅海声源识别方法,构建了水声环境空间中... 基于海洋环境知识和引导学习方法构建水下声源识别方法模型研究是近年来海洋声学领域的研究前沿和热点,在水下声源识别方面具有重要应用价值。本文建立了基于内嵌专业知识和经验的深度学习模型的浅海声源识别方法,构建了水声环境空间中声场模型和物理学知识模型,提出了模型优化方法和水下声源识别算法,构建基于以物理信息神经网络为内核网络的深度学习模型,该模型提高了分类精度,增强了识别分类的容错能力;基于模型在海洋环境中的适用条件及声学环境参数不确定性,对模型性能的影响规律开展研究,提升了对声源追踪和分类识别的性能,以解决应用于实际海洋环境背景下识别模型环境适应性差的难题。在此基础上,开展了海洋声学环境中水下声源浅海声源被动声学识别算法实验验证,以实现海洋声源较高精度、较高分辨率识别分类。 展开更多
关键词 声源识别 引导学习 声场 物理学知识 声学环境参数
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联合Sentinel-2影像和OSM数据的岛礁智能提取方法
6
作者 陈奕霏 梁紫桥 +4 位作者 陈逸君 孟浩 张立华 魏征 周琪 《应用海洋学学报》 北大核心 2025年第3期595-605,共11页
针对利用深度学习模型提取遥感影像中的岛礁数据时训练样本较少,众源岛礁数据作为训练样本的质量未经验证的问题,本研究提出了一种联合众源和遥感数据的岛礁智能提取方法。以马尔代夫与南海西沙群岛为研究区,分别在OpenStreetMap(OSM)和... 针对利用深度学习模型提取遥感影像中的岛礁数据时训练样本较少,众源岛礁数据作为训练样本的质量未经验证的问题,本研究提出了一种联合众源和遥感数据的岛礁智能提取方法。以马尔代夫与南海西沙群岛为研究区,分别在OpenStreetMap(OSM)和Google Earth Engine(GEE)平台下载提取区域的众源岛礁数据和Sentinel-2影像,经过预处理得到训练样本,对FCN、U-Net、SENet、HRNet和SegFormer 5种模型进行训练后,以模型测试集的目视解译结果为基准,使用准确率、精确率、召回率和F1分数分别评价5种模型的预测结果和OSM原始标签数据,并利用交并比进一步对比验证深度学习模型预测结果的优越性。实验结果表明:两个研究区的U-Net模型预测结果在岛和礁的F1分数均能达到96.00%和93.00%以上,与其他模型相比,U-Net模型的预测结果精度更佳,适用于联合众源和遥感数据的岛礁智能提取任务;在马尔代夫研究区,U-Net模型预测结果在岛和礁方面的F1分数相较于OSM标签数据分别高出6.48%和4.30%,而在西沙群岛研究区,这一提升分别为3.24%和4.24%。U-Net模型预测结果的数据质量优于OSM原始标签数据,能够有效修正后者数据中将部分礁体误分类为岛屿及大面积缺失等问题。 展开更多
关键词 众源数据 遥感影像 岛礁提取 深度学习 U-Net
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厄加勒斯反曲区域跨洋盆热输送特征分析
7
作者 芦莹 庄伟 吕柯伟 《应用海洋学学报》 北大核心 2025年第4期748-757,共10页
厄加勒斯反曲(Agulhas Retroflection,AR)区域是印度洋和大西洋进行水体交换和热量传输的重要通道,此处的热输送过程对印度洋和大西洋的热含量变化有显著的影响。本研究基于高分辨率地球模拟器海洋环流模式(OGCM for the Earth Simulato... 厄加勒斯反曲(Agulhas Retroflection,AR)区域是印度洋和大西洋进行水体交换和热量传输的重要通道,此处的热输送过程对印度洋和大西洋的热含量变化有显著的影响。本研究基于高分辨率地球模拟器海洋环流模式(OGCM for the Earth Simulator,OFES)模拟的结果,刻画了1980—2017年AR区域(35.0°S—41.2°S)20.0°E断面上的纬向热输送特征,着重评估了热输送(Q_(H))各项分量的贡献,并探讨了流场变化对Q_(H)的影响。结果表明,气候态下年平均Q_(H)为−0.74 PW(负值表示向西),其中,平均流主导的热输送Q_(MEAN)和非线性过程主导的热输送(Q_(NLR))分别为−0.45 PW和−0.29 PW。流场变化主导的热输送(Q_(VEL))与Q_(H)时间序列相关性最高(r=0.59),方差贡献率高达43.24%。进一步的合成分析结果显示,Q_(VEL)的变化主要受到厄加勒斯流(Agulhas Current,AC)和厄加勒斯回流(Agulhas Return Current,ARC)的经向移动、伸缩和强度变化的调控。当西向的Q_(VEL)较小时,西向AC的减弱幅度大于东向ARC的减弱幅度,使Q_(VEL)整体呈现正异常;而当西向的Q_(VEL)增强时,AC和ARC都有所增强,AC向南拓展、流幅宽度增加,从而使西向Q_(VEL)的量值大于东向,Q_(VEL)整体呈现负异常。此外,本研究采用厄加勒斯反曲点来表征AC-ARC环流系统的位置,比较了反曲点的纬向移动和热输送强弱变化之间的对应关系,结果表明,二者在年代际尺度上存在一定的正相关关系。本研究系统展示了AC-ARC环流系统时空变异与跨洋盆热输送的对应关系,证实AC-ARC的环流位置和结构变化都对热输送过程有重要的调控作用,有助于进一步理解AR区域的环流特征及其潜在的气候效应。 展开更多
关键词 热输送 厄加勒斯流 厄加勒斯回流 反曲点
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深海沉积物动力特性试验
8
作者 段富议 胡娟 张迎宾 《科技创新与应用》 2025年第24期14-19,共6页
该文针对萨玛尔岛-达沃跨海大桥的桥址地质条件进行深入分析。该区域地质环境复杂,海底沉积物厚度可达20 m,由中等密度的砂层和硬质黏土层交替分布,并夹杂有珊瑚礁碎块。该地区主要由多孔性和压实性较差的萨马尔岛珊瑚礁石灰岩覆盖。该... 该文针对萨玛尔岛-达沃跨海大桥的桥址地质条件进行深入分析。该区域地质环境复杂,海底沉积物厚度可达20 m,由中等密度的砂层和硬质黏土层交替分布,并夹杂有珊瑚礁碎块。该地区主要由多孔性和压实性较差的萨马尔岛珊瑚礁石灰岩覆盖。该文探讨此类深海沉积物的动力特性,重点研究动应力和动应变之间的关系。对来自深海环境的不同土样(包括粉质黏土、砂质粉土和胶结砂混合物)进行一系列循环三轴试验,目的是研究土样在小应变和大应变条件下的动剪切模量和阻尼比。试验结果表明,针对小应变范围,测定土体动模量和阻尼比随应变的变化规律;采用分级加载的方式,获得土体动应力-动应变、动弹性模量-动应变、动剪切模量-动剪切应变及阻尼比-动应变的关系曲线;在小应变水平下,该土体表现出近似弹性行为,应变增大导致模量逐渐降低;动剪切模量随动剪切应变的增大而逐步衰减,出现明显的应变软化现象;随着土体变形程度的增加,阻尼比也随之增大,表明土体较为松散,能量耗散能力增强。 展开更多
关键词 珊瑚礁石灰岩 动力学性能 动模量 阻尼比 小应变
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基于IPCC-CMIP6预估印太海域气候变迁及其对珊瑚礁的可能影响
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作者 白东平 谭红建 蔡榕硕 《应用海洋学学报》 北大核心 2025年第2期177-191,共15页
人为活动造成的温室效应对全球海洋气候包括物理、化学和生态属性产生了明显影响。其中,印度洋-太平洋海域(简称印太海域)的变化尤其显著并对暖水珊瑚礁构成严重威胁。为此,本研究基于海洋观测资料和政府间气候变化专门委员会(Intergove... 人为活动造成的温室效应对全球海洋气候包括物理、化学和生态属性产生了明显影响。其中,印度洋-太平洋海域(简称印太海域)的变化尤其显著并对暖水珊瑚礁构成严重威胁。为此,本研究基于海洋观测资料和政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change,IPCC)第六次耦合模式比较计划(CMIP6)的模拟结果,采用马氏距离(Mahalanobis distance,MD)等衡量气候变迁的方法,评估了不同共享社会经济路径(shared socioeconomic pathways,SSPs)的不同气候预估情景(SSP1-2.6、SSP2-4.5和SSP5-8.5)下,相对于历史(1971—2000年)气候态,未来(2051—2080年)印太海域海表面温度(SST)、表层海水pH值和表层溶解氧(DO)含量的变化及其对暖水珊瑚礁的可能影响。结果表明:①模式结果可以很好地再现历史海洋气候态的空间分布特征,且多模式集合平均可明显降低单模式的误差;②不同气候预估情景下,未来印太海域海洋气候态将发生明显变化,包括SST显著上升,pH值和DO含量明显下降并且其变化随温室气体排放浓度增高而加剧;③未来印太海域海洋气候将发生明显变迁,并出现气候新特性(climate novelty),其中,热带东印度洋、热带西太平洋、北太平洋及南半球中高纬度区域MD变化最显著,约有15.23%(SSP1-2.6)、86.12%(SSP2-4.5)和99.89%(SSP5-8.5)印太海域的气候新特性将达到中等程度(MD>8),而约有89.04%(SSP5-8.5)的印太海域气候新特性将达到极端程度(MD>12);④1970—2080年,印太海域珊瑚礁密集分布区将升温1.89~2.17℃,pH值降低0.21~0.22,DO含量减少0.006~0.007 mol/m^(3),红海和波斯湾的变化尤为突出。 展开更多
关键词 海洋环境 气候变化 珊瑚礁 影响与风险 印度洋-太平洋海域
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深海海底水平阵直达声区宽带声源干涉结构匹配定位 被引量:1
10
作者 翟肇锴 李风华 +2 位作者 张波 翟铎 胡传兴 《声学学报》 北大核心 2025年第2期433-444,共12页
针对深海直达声区宽带声源定位问题,在海底水平阵列接收条件下,提出了一种干涉结构频率凹点匹配的声源定位方法。该方法利用接收阵列纵向孔径获得频率–距离干涉条纹,并利用增强的一维干涉结构提取干涉频率凹点。在引入先验估计距离的... 针对深海直达声区宽带声源定位问题,在海底水平阵列接收条件下,提出了一种干涉结构频率凹点匹配的声源定位方法。该方法利用接收阵列纵向孔径获得频率–距离干涉条纹,并利用增强的一维干涉结构提取干涉频率凹点。在引入先验估计距离的基础上,通过匹配固定带宽内干涉频率凹点数量和数值进行目标定位。仿真结果表明,该方法不明显依赖于信号频谱的平坦程度,在信号频谱不平坦条件下,所提方法对信噪比的宽容度较匹配场处理和一维干涉结构匹配定位方法高约5 dB。利用某深海试验数据进行验证,多组实验信号证明了所提方法对频谱不平坦信号具有较好定位效果。 展开更多
关键词 无源定位 深海 直达声区 干涉结构 水平阵列
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极区潜标锚系噪声检测抑制及噪声谱级年度统计分析
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作者 张薇 刘崇磊 +4 位作者 林丽娜 张晓伟 张扬帆 尹力 黄海宁 《声学学报》 北大核心 2025年第3期736-746,共11页
极区海域声学环境以包含大量高强度瞬态冰噪声事件为显著特征,被动声学监测系统中的锚系噪声与冰源噪声的混淆问题影响数据可靠性,为此提出了一种针对锚系噪声的协同检测与抑制方法。首先建立基于K均值聚类与主成分分析的检测模型,通过... 极区海域声学环境以包含大量高强度瞬态冰噪声事件为显著特征,被动声学监测系统中的锚系噪声与冰源噪声的混淆问题影响数据可靠性,为此提出了一种针对锚系噪声的协同检测与抑制方法。首先建立基于K均值聚类与主成分分析的检测模型,通过谱级特征提取实现噪声检测;进而开发改进中值滤波的谐波分离算法,结合自适应分离因子与时频域软掩膜动态重建机制进行干扰抑制。实验结果表明,该方法能有效抑制典型锚系噪声频段平均谱级约10 dB,并保留环境声源。研究发现锚系噪声产生与设备温度、深度的周期变化一致,说明锚系系统抖动是产生锚系噪声的主要原因。所提方法通过建立锚系噪声检测抑制模型,解决了极区声学数据中特定锚系噪声与自然声源的解耦难题,其检测精确率达88.9%,误检率低于1.1%,为极区环境声学监测提供了可靠的技术手段和理论依据。 展开更多
关键词 被动声学监测 极地声学 锚系噪声检测 声源分离
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深海会聚区距离-到达角结构特征分析
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作者 杨馥锦 王文博 +3 位作者 胡涛 赵振东 王臻 周芃希 《声学学报》 北大核心 2025年第5期1218-1228,共11页
深海中不同号数会聚区之间存在很强相似性,为实现会聚区的有效分辨与探测,通过深海会聚区声场垂直波束域的距离-到达角结构表征不同号数会聚区的特征差异。基于射线理论,分析深海会聚区的垂直波束域声场结构,提出会聚区“喇叭”状分布... 深海中不同号数会聚区之间存在很强相似性,为实现会聚区的有效分辨与探测,通过深海会聚区声场垂直波束域的距离-到达角结构表征不同号数会聚区的特征差异。基于射线理论,分析深海会聚区的垂直波束域声场结构,提出会聚区“喇叭”状分布特征的概念,并定义特征量以量化不同号数会聚区的结构差异。数值仿真和海上实验数据均证实,会聚区垂直波束域声场结构特征量随着会聚区号数增加而减小。研究表明,在构成会聚区的反转声线到达角保持不变的条件下,随着传播距离的增加,反转声线间的跨度差逐渐增大,这是致使深海会聚区声场距离-到达角结构特征量随会聚号数增加而减小的主要原因。 展开更多
关键词 深海会聚区 射线模型 垂直线列阵 波束形成 到达角
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深海移动水平阵声源被动定位方法研究进展
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作者 刘与涵 郭良浩 +6 位作者 董阁 章伟裕 徐嘉璘 徐鹏 刘建军 任岁玲 屈嵩岳 《应用声学》 北大核心 2025年第1期36-54,共19页
被动定位是水声装备研制和海军国防建设的重要需求,研究有效实用的深海声源定位方法具有重要意义。适装于移动平台的水平声学基阵是实现被动定位的有效技术途径之一,但受限于深海声场特性复杂多变、基阵垂直孔径不足等因素,其被动定位... 被动定位是水声装备研制和海军国防建设的重要需求,研究有效实用的深海声源定位方法具有重要意义。适装于移动平台的水平声学基阵是实现被动定位的有效技术途径之一,但受限于深海声场特性复杂多变、基阵垂直孔径不足等因素,其被动定位算法设计面临诸多挑战。该文以深海移动水平阵被动定位为应用背景,从深海环境和声传播特性出发,简要概述了深海声源定位方法的研究进展,包括传统几何定位方法、匹配场处理方法、基于多途传播特性的深海环境适配方法以及机器学习类方法,并讨论了未来发展趋势和可能的研究思路。 展开更多
关键词 深海 水平阵 声源定位 被动定位
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波弗特海冰下声传播模式研究
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作者 朱嘉慧 吴金荣 +2 位作者 张亦凡 侯倩男 马力 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第10期2059-2069,共11页
针对极地冰盖下水声探测和水声通信的特殊应用需求,本文基于射线理论,结合海水-弹性海冰粗糙界面反射系数模型构建了冰下射线声传播模型。通过数值模拟的方法,系统分析了波弗特海双声道声速剖面特征下的声传播模式,并对比分析了不同声... 针对极地冰盖下水声探测和水声通信的特殊应用需求,本文基于射线理论,结合海水-弹性海冰粗糙界面反射系数模型构建了冰下射线声传播模型。通过数值模拟的方法,系统分析了波弗特海双声道声速剖面特征下的声传播模式,并对比分析了不同声源深度条件下波弗特海与北冰洋中心海域的声传播路径和传播损失,揭示了波弗特海多种声传播模式的形成机制和声传播特性。结果表明,双声道声速剖面特征主导着波弗特海区形成表面声道模式、会聚区模式、波弗特声道模式和海底-海冰反射模式4种典型声传播模式,各传播模式对应的声线出射掠射角分布区间与声源深度及声速剖面形态呈现显著相关性。相较于北冰洋中心海域,由于海面没有覆盖大尺度冰脊,波弗特海冰下传播损失小于北冰洋中心海域冰下传播损失,独特的声道结构也为极地冰下水声探测与通信提供了有利条件。本文研究为极地特殊环境下的声场建模与传播特性分析提供了理论依据。 展开更多
关键词 射线 海冰反射系数 声传播模式 波弗特海 波弗特声道 表面声道 会聚区 临界掠射角
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基于拖曳设备稀疏深度感知的深海声速剖面重构及声场预报
15
作者 周芃希 胡涛 +1 位作者 王臻 杨馥锦 《声学学报》 北大核心 2025年第3期622-633,共12页
为降低声速剖面重构对历史数据的依赖性,针对深海声速剖面的便捷获取的问题,提出了一种深海声速剖面正交基函数提取方法以及基于声学拖曳设备稀疏深度感知的声速剖面空间分布重构方法。该声速剖面正交基函数提取方法通过分析深海水动力... 为降低声速剖面重构对历史数据的依赖性,针对深海声速剖面的便捷获取的问题,提出了一种深海声速剖面正交基函数提取方法以及基于声学拖曳设备稀疏深度感知的声速剖面空间分布重构方法。该声速剖面正交基函数提取方法通过分析深海水动力简正波获取声速剖面的基函数,与传统的经验正交函数相比,只需少量测量数据就可得到较为准确的声速剖面正交基函数。此外,结合所提取的声速剖面正交基函数以及声学拖曳设备上有限个温深测量数据,实现了稀疏深度感知的声速剖面空间分布重构,降低了声速剖面空间测量成本。通过数值模拟深海上层温度剖面水平非均匀变化,对该方法进行了验证。海试数据表明,声速剖面重构结果与投弃式温深计实测结果的平均误差约为1 m/s,利用重构结果预报的深海声传播损失与实测结果非常吻合。 展开更多
关键词 声速剖面 经验正交函数 深海 简正波 声场预报
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浅海内波环境下声速剖面的深度迁移时序预测
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作者 严娴 李倩倩 +3 位作者 阳凡林 彭东东 隽智昊 李琪 《声学学报》 北大核心 2025年第1期23-31,共9页
海水声速随时空起伏变化,水文资料稀缺海域声速剖面时序预测困难,为此构建了基于迁移学习的长短时记忆神经网络模型,并利用中国南海海域实测的两条温度链长时序观测数据对其进行验证。针对有无孤立子内波存在的两种场景,基于迁移学习对... 海水声速随时空起伏变化,水文资料稀缺海域声速剖面时序预测困难,为此构建了基于迁移学习的长短时记忆神经网络模型,并利用中国南海海域实测的两条温度链长时序观测数据对其进行验证。针对有无孤立子内波存在的两种场景,基于迁移学习对预训练网络模型进行微调,分析不同训练样本量下迁移网络的有效性。实验结果表明,迁移网络在有无孤立子内波存在的两种场景下均可实现高精度高效声速剖面预测,且预测性能明显优于未迁移的处理方法。 展开更多
关键词 声速剖面 时序预测 内波 迁移学习 经验正交函数
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浅海运动声源混响的频谱展宽特性
17
作者 张祚祥 吴金荣 +1 位作者 侯倩男 袁博 《声学学报》 北大核心 2025年第5期1240-1253,共14页
为提升有源声呐在浅海工作时的探测性能,研究了浅海环境中运动声源混响的频谱展宽特性。将简正波理论多普勒频移计算方法引入浅海海底入射声场,并基于绝热简正波理论、射线模式类比方法以及经验散射定律计算海底散射声场,建立了声源沿... 为提升有源声呐在浅海工作时的探测性能,研究了浅海环境中运动声源混响的频谱展宽特性。将简正波理论多普勒频移计算方法引入浅海海底入射声场,并基于绝热简正波理论、射线模式类比方法以及经验散射定律计算海底散射声场,建立了声源沿不同方向运动时的浅海运动声源混响功率谱模型。理论仿真和实验数据分析结果表明,声源运动方向对运动声源混响最大频谱展宽范围影响微弱;声源运动方向会改变海底散射回波在混响频谱上能量贡献,从而引起频域上混响能量分布规律变化。浅海运动声源混响海上实验数据验证了理论分析和数值模型的准确性。 展开更多
关键词 运动声源 浅海混响 频谱展宽 简正波
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北极冰层覆盖下气枪声源双基地混响平均强度
18
作者 张祚祥 吴金荣 +2 位作者 朱嘉慧 侯倩男 张扬帆 《声学学报》 北大核心 2025年第3期600-609,共10页
为提高极地冰区有源声呐探测性能,研究了北极冰层覆盖下的双基地混响平均强度衰减特性。首先将冰层建模为具有粗糙下界面的弹性介质,数值计算了海水–弹性冰层粗糙界面的相干反射系数、散射强度,并利用经验散射函数描述海底散射特性,结... 为提高极地冰区有源声呐探测性能,研究了北极冰层覆盖下的双基地混响平均强度衰减特性。首先将冰层建模为具有粗糙下界面的弹性介质,数值计算了海水–弹性冰层粗糙界面的相干反射系数、散射强度,并利用经验散射函数描述海底散射特性,结合椭圆环状划分方法确定双基地混响散射区域,建立了冰层覆盖下的双基地海洋混响模型。研究结果表明:在掠射角0°~70°范围内,冰下散射强度明显高于平均风速为5 m/s时的海面散射强度;冰层参数及发射信号频率主要通过影响冰下散射强度引起冰下混响强度变化,其中横波声速、冰层厚度、冰下粗糙界面的均方根起伏高度、入射声波频率对冰下混响强度及衰减趋势影响最大;随冰下粗糙界面的均方根起伏高度、入射声波频率增加,冰下反射损失增大,海底混响强度随时间衰减的速度增大。最后,利用北极气枪声源混响数据验证了模型的有效性。 展开更多
关键词 冰层混响 双基地混响 冰下散射 混响强度
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Levy噪声下的二维三稳随机共振系统的微弱噪声检测
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作者 侯帅楠 殷利平 李涛 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第4期157-163,共7页
在Levy噪声的驱动下,提出一种参数可调的二维三维随机共振(Two-dimensional Tristable Stochastic Resonance,TDTSR)系统,以平均信噪比增益(Mean Signal-to-noise Ratio Gain,MSNRG)为衡量指标,对系统参数进行寻优,采用ChamberMallows-S... 在Levy噪声的驱动下,提出一种参数可调的二维三维随机共振(Two-dimensional Tristable Stochastic Resonance,TDTSR)系统,以平均信噪比增益(Mean Signal-to-noise Ratio Gain,MSNRG)为衡量指标,对系统参数进行寻优,采用ChamberMallows-Stuck(CMS)算法和耦合4阶龙格-库塔(Runge-kutta)算法相结合求解系统输出。首先,通过研究系统等效势函数,分析粒子跃迁路径和随机共振能量转换现象。然后,分析Levy噪声对各个参数的影响,确定其参数数值。此外,以MSNRG为系统衡量指标,将一维三稳随机共振(One-dimensional Tristable Stochastic Resonance,ODTSR)系统进行对比,结果表明TDTSR系统的MSNRG大于ODTSR系统。最后,将两种系统应用于微弱信号检测,并采用自适应算法对系统参数进行优化,实验结果表明,TDTSR系统优于ODTSR系统。此系统对微弱信号的检测具有重要的理论意义和实用价值。 展开更多
关键词 声学 随机共振 Levy噪声 微弱信号检测 信噪比 势函数
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粒子群优化算法下的多声速剖面声线计算
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作者 高江俊康 杨晋斌 +3 位作者 池晴佳 刘宝 林永水 陈威 《应用声学》 北大核心 2025年第2期463-471,共9页
在水下声线追踪研究中,声速剖面的变化会显著影响定位的精度。传统的声线追踪方法虽考虑了声速随深度的改变,但忽略了声速沿水平方向的变化。该文从单声速剖面下的声线追踪法出发,结合粒子群优化算法提出了一种定向搜索本征声线的改进算... 在水下声线追踪研究中,声速剖面的变化会显著影响定位的精度。传统的声线追踪方法虽考虑了声速随深度的改变,但忽略了声速沿水平方向的变化。该文从单声速剖面下的声线追踪法出发,结合粒子群优化算法提出了一种定向搜索本征声线的改进算法,并对水平方向存在多个声速剖面情况下的声线及时延进行了计算研究。根据给定的初始入射角,通过打靶法搜寻出待求本征声线的一条同形声线,再以此为基础使用粒子群优化算法寻找本征声线。在单个声速剖面下,分别计算了正负梯度时的本征声线并和BELLHOP进行了对比验证,两种情况下该文程序与BELLHOP的误差分别为2.494%和0.924%。并且在考虑沿水平距离呈现单独一个、等间距4个及等间距8个不同声速剖面情况下研究了本征声线的时延及结构。在距离估计仿真中,恒等声速剖面、沿水平距离单独一个及等间距4个声速剖面情况下的估计结果分别为10030m、10030m和9980m,与真实距离的误差分别为0.3%、0.3%和0.2%。结果表明声速剖面在水平距离上不同的分层结构会影响声线时延和结构的计算结果,进而影响定位的精度。 展开更多
关键词 粒子群算法 声线追踪法 打靶法 多声速剖面 射线法
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