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南海北部陆架底质声学原位测量及中频声速特征 认领 引用 被引量:1
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作者 刘保华 孟祥梅 +1 位作者 陈木俊 阚光明 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2026年第4期47-55,共9页
本文首先简要介绍了基于高频微振动贯入技术的底质声学原位测量系统,该系统由机械液压、声学换能器、声波发射采集、总体控制和辅助测量等单元组成,可以用于海底沉积物的中频声速和声衰减系数的原位测量。2025年4月,该系统搭载“向阳红0... 本文首先简要介绍了基于高频微振动贯入技术的底质声学原位测量系统,该系统由机械液压、声学换能器、声波发射采集、总体控制和辅助测量等单元组成,可以用于海底沉积物的中频声速和声衰减系数的原位测量。2025年4月,该系统搭载“向阳红01”号科考船在我国南海北部陆架开展了9个站的底质声学原位测量,其中8个站的最大贯入深度超过3 m,频率覆盖范围1.6~10.0 kHz。计算表明,9个站的声速特征差别明显:第1组3个站的声速比在1.01~1.03之间变化,第2组4个站的声速比明显小于1.0,介于0.97~0.98之间,第3组的两个站的声速比介于前面两组之间,声速比在1.0附近。与同步获得的沉积物柱状样对比发现,声速特征与沉积物的物理性质参数有高度的相关性:当含砂量较高和含水率较低时沉积物的声速大于近底海水的声速,当含砂量较低和含水率较高时沉积物的声速则低于近底海水的声速。含砂量和含水率可能是决定沉积物声速是大于还是小于近底海水声速的主要因素。9个站中,粒径较大(Φ=4.6~4.7)的沉积物中声速频散约为2%,而粒径较小(Φ=5.8~5.9)的沉积物中频散不到1%。另外,利用Hamilton模型预测的各站的声速比原位测量结果高出3.5%~8%,并且预测值均大于近底海水的声速。 展开更多
关键词 南海北部陆架 底质声学 原位测量 中频 声速特征
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Application and Assessment of a Complex,Stratified Sediment Geoacoustic Model for Far-Field Sound Propagation 认领 引用
2
作者 YANG Chunmei LIU Zongwei +3 位作者 LI Guanbao JIANG Ying YANG Guangbing LV Liangang 《Journal of Ocean University of China》 SCIE CAS CSCD 2026年第3期935-946,共12页
The application of an actual stratified geoacoustic model for sound propagation is quantitatively assessed using joint geoacoustic and hydroacoustic survey experimental data from the South China Sea.Three sound propag... The application of an actual stratified geoacoustic model for sound propagation is quantitatively assessed using joint geoacoustic and hydroacoustic survey experimental data from the South China Sea.Three sound propagation models,namely,the ray model BELLHOP,the parabolic equation model RAM,and the normal mode model KRAKENC,are applied individually to characterize an actual complex,stratified geoacoustic model and subsequently calculate the sound transmission loss along the survey line.The simulated transmission losses from the three sound propagation models are compared with the measured results to assess their capabilities,particularly computational accuracy and efficiency,in handling complex geoacoustic environments.The influence of the seabed’s stratified structure and its diverse geoacoustic parameters on sound propagation is also analyzed by calculating the root mean square error between the theoretical and measured sound propagation losses.The compatibility of the actual stratified geoacoustic model with sound field predictions is enhanced through a sensitivity analysis of the above parameters,ultimately leading to the development of a finely calibrated geoacoustic model. 展开更多
关键词 geoacoustic model sound propagation model stratified sediment sensitivity analysis acoustic attenuation coefficient
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水平均匀分层海底声散射模型 认领 引用
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作者 郑毅 于盛齐 +2 位作者 秦志亮 王志勇 解闯 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第5期1080-1090,共11页
声波频率的降低使得其在沉积物中的透射深度增加,导致海底声散射进一步受到沉积物物理特性垂向梯度变化的影响。本文考虑有限深度范围内沉积物密度和纵波声速的垂向缓慢梯度变化,建立了适用于0.5~10 kHz的水平均匀分层海底声散射模型,... 声波频率的降低使得其在沉积物中的透射深度增加,导致海底声散射进一步受到沉积物物理特性垂向梯度变化的影响。本文考虑有限深度范围内沉积物密度和纵波声速的垂向缓慢梯度变化,建立了适用于0.5~10 kHz的水平均匀分层海底声散射模型,仿真分析了该频段内泥质低声速、砂质高声速海底在不同沉积物密度和声速梯度变化条件下海底反向散射强度的变化规律。研究表明:在0.5~10 kHz频段内,海底反向散射强度对沉积物密度梯度变化不敏感;当频率小于等于1 kHz时,反向散射强度随声速梯度的变化具有较强的敏感性,且粗糙界面散射受声速梯度影响表现出显著的振荡现象,幅度最大达到约8 dB;此外,沉积物体积散射在更多掠射角度下是形成海底声散射的主要物理机理,但随着频率的增大,沉积物体积散射作为主要物理机理的掠射角区域逐渐减小。 展开更多
关键词 声散射 粗糙界面 水平均匀分层 沉积物 反向散射 微扰法 复合粗糙近似 Kirchhoff近似
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An Optimal Projection Residual Method for Identifying the Number and Types of Underwater Acoustic Propagating Modes Using a Vertical Line Array 认领 引用
4
作者 ZHANG Shuang ZHANG Yinquan +3 位作者 QIN Jinxing LI Zhenglin GUO Yonggang WU Shuanglin 《Journal of Ocean University of China》 SCIE CAS CSCD 2026年第3期776-786,共11页
The structural characteristics of underwater acoustic fields are governed by propagating modes.Underwater acoustic signal processing requires accurate identification of both the number and types of these modes,which a... The structural characteristics of underwater acoustic fields are governed by propagating modes.Underwater acoustic signal processing requires accurate identification of both the number and types of these modes,which also has significant potential applications in underwater target detection,underwater communication,and ocean environment inversion.For a vertical line array(VLA),the conventional singular value(SV)method can estimate the mode number in high signal-to-noise ratio(SNR)conditions,but it fails to discriminate modal types and suffers rapid performance degradation in practical low-SNR environments.To overcome these limitations,a novel optimal projection residual(OPR)method that simultaneously identifies the number and types of acoustic propagating modes in the acoustic field of a VLA was developed.Comprehensive numerical simulations and experimental data demonstrate two distinct advantages of the proposed OPR method compared to the conventional SV method:1)the OPR method enables more accurate estimation of the number of propagating modes,and 2)it can efficiently identify both the number and types of acoustic propagating modes. 展开更多
关键词 optimal projection residual singular value vertical line array acoustic propagating modes
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基于多频共稀疏建模的浅海模态分离方法 认领 引用
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作者 尹家瑞 曹然 +2 位作者 李理 李德文 殷敬伟 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2026年第6期464-479,共16页
浅海波导中利用水平线列阵对被动目标辐射信号(如舰船辐射噪声、机会声源信号等)进行准确模态分离是浅海被动探测的一大难题,现有方法通常在各频点上相互独立地进行处理,未能充分利用模态在不同频率上的相关性,在模态分离时对阵列孔径... 浅海波导中利用水平线列阵对被动目标辐射信号(如舰船辐射噪声、机会声源信号等)进行准确模态分离是浅海被动探测的一大难题,现有方法通常在各频点上相互独立地进行处理,未能充分利用模态在不同频率上的相关性,在模态分离时对阵列孔径和信噪比提出了较高要求.针对这一问题,本文将波导不变量作为物理先验,在浅海模态色散关系约束下构建跨频一致的模态水平波数字典,并在稀疏贝叶斯学习框架下实现多频共稀疏的模态分离.数值仿真结果表明:在设定波导环境下,与现有代表性方法相比,所提方法在分离全部模态时所需阵列孔径可降低20%以上,在低信噪比条件下仍保持较高的分离准确性和稳健性,且性能随频点间隔的减小而进一步提升;即使在波导不变量存在较大失配的情况下,低阶模态仍能较为准确地分离.最后,基于2021年南海某浅海区域水平线列阵被动探测试验数据对该方法进行验证,海试结果进一步证明了所提方法在实际海洋环境中的可行性. 展开更多
关键词 浅海 水平线列阵 色散关系 模态分离
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Hydro-acoustic survey of shallow water seagrass beds using a line array of hydrophones,a case study in Xincun Lagoon,Hainan Island 认领 引用
6
作者 Bin Liu YuTong Fu +1 位作者 RuiFeng Wu ZeLin He 《Earth and Planetary Physics》 EI CSCD 2026年第1期186-195,共10页
Sound is considered an important aspect of an ecosystem and acoustic methods have emerged as effective tools for ecosystems research.Xincun Lagoon,Hainan Island,is an important ecosystem characterized by dense seagras... Sound is considered an important aspect of an ecosystem and acoustic methods have emerged as effective tools for ecosystems research.Xincun Lagoon,Hainan Island,is an important ecosystem characterized by dense seagrass,which has been declining due to increased human activities,raising great concerns.Previous studies have identified various threats to seagrass,including heavy metal pollution,poor quality water,and so on.In this study,we investigate sources and levels of noise in seagrass beds and attempt to point out potential threats from noise pollution.A line array of six hydrophones was deployed over a period of seven days,from January 15 to January 21,2024.The recordings captured various sounds from marine life,human activities,and natural processes.Biological sounds,such as fish sounds and whale calls,were the most prevalent.Low-frequency noise from wind and tide were often recorded.Xincun Bay hosts more than 1500 fishing vessels;however,due to bad weather conditions that kept most vessels docked during the recording period,only one segment of boat noise was recorded;it lasted for 7 minutes,exhibiting strong energy over a broad frequency band.This event underscores the necessity of long-term monitoring of noise to identify and evaluate not only boat noise but other noise sources,especially ones that are intermittent but strong,that were not encountered during the limited period of observation on which this report is based. 展开更多
关键词 seagrass ambient noise hydrophone impulsive noise boat noise whale call
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南海小山丘地形深海声传播特性分析 认领 引用
7
作者 郭永超 张海刚 +2 位作者 吴金荣 张明辉 詹建康 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第1期255-269,共15页
深海广泛分布的海底小山丘等小尺度地形变化会显著影响深海不完整声道的性质,基于南海小山丘地形海域的实验数据,发现海底小山丘地形导致深海声场出现会聚区结构模糊、声传播损失异常增大或减小的现象,通过数值仿真分析了实验声场典型... 深海广泛分布的海底小山丘等小尺度地形变化会显著影响深海不完整声道的性质,基于南海小山丘地形海域的实验数据,发现海底小山丘地形导致深海声场出现会聚区结构模糊、声传播损失异常增大或减小的现象,通过数值仿真分析了实验声场典型区域的声传播特性变化机理,进一步讨论分析了声源与接收器深度、声源频率等不同条件下深海海底小山丘地形的影响。结果表明:直达声区、折射会聚区以及声线不与海底小山丘相互作用的影区,声传播损失基本保持不变,而声线与海底小山丘相互作用的影区和海底反射会聚区的声传播损失异常增大或减小。此外,海底小山丘地形带来的影响随着声源、接收器深度的增加逐渐减弱,随着频率(<500 Hz)增加逐渐增大。 展开更多
关键词 深海 声传播 海底小山丘 深海不完整声道
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Pekeris波导中轴对称结构辐射声场预报的联合波叠加法 认领 引用
8
作者 刘宝 周焰 蔡亦朝 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第1期20-27,共8页
针对Pekeris波导条件下水下轴对称结构的声辐射预报问题,本文给出一种综合利用积分型镜像虚源与波叠加的方法,从而同时快速计算近、远场体积目标的声辐射。基于波叠加原理,将目标激发的声场看作其内部等效声源辐射声场叠加而成,并根据... 针对Pekeris波导条件下水下轴对称结构的声辐射预报问题,本文给出一种综合利用积分型镜像虚源与波叠加的方法,从而同时快速计算近、远场体积目标的声辐射。基于波叠加原理,将目标激发的声场看作其内部等效声源辐射声场叠加而成,并根据镜像虚源法建立声源强度与结构表面振速的关系方程,以此确定声源强度。进一步,利用积分形式的Green函数推导构建新型镜像法,以此构建精确反映幅值与相位的声传递函数。在此基础上,将各等效声源计算的结果代入积分形式虚源法构建的声传播函数并进行线性叠加,获取目标辐射的声场。以轴对称结构、脉动球源和摆动球源为案例,采用本文方法计算其声功率,并与Comsol有限元计算结果进行对比,结果表明本文方法具有很高计算充实精度。 展开更多
关键词 镜像虚源 波叠加 Pekeris波导 等效声源 轴对称结构 声辐射 声场预报 浅海
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基于实测声速数据的北极声速剖面研究及其成因分析 认领 引用
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作者 陈红霞 刘健康 +2 位作者 林丽娜 刘敏 刘娜 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2026年第3期451-464,共14页
基于中国第9次北极科学考察中首次采用海洋声速剖面观测仪器所获得的北冰洋实测数据,对声速剖面结构、跃层和均匀层进行了分析。研究揭示了调查海域内以500 m水深为界的两种截然不同的声速剖面分布特征,其中500 m以浅的声速剖面差异显... 基于中国第9次北极科学考察中首次采用海洋声速剖面观测仪器所获得的北冰洋实测数据,对声速剖面结构、跃层和均匀层进行了分析。研究揭示了调查海域内以500 m水深为界的两种截然不同的声速剖面分布特征,其中500 m以浅的声速剖面差异显著。实测声速值介于1426.5~1512.5 m/s,超出了《海洋调查规范第5部分:海洋声、光要素观测》(GB/T 12763.5—2007)海水声速范围(1430~1550 m/s)。除R20站位外,其他30个观测站位均观测到声速跃层。声速均匀层在各站位的数量、深度和厚度各异。调查海域的声速垂直分布类型复杂,超出了现有规范定义的类型。声速分布类型的成因主要受水温、盐度和水深的影响,尤其是温度变化对声速的影响最为显著。稳定出现的表层暖水和深层大西洋水,以及中间不稳定出现的残留的北冰洋冬季水(Arctic Winter Water,AWW)、阿拉斯加沿岸水(Alaska Coastal Water,ACW)、夏季白令海水(Bering Sea Summer Water,sBSW)和冬季白令海水(Bering Sea Winter Water,wBSW)是形成多种新型声速垂直分布类型的原因。 展开更多
关键词 中国第9次北极科学考察 北冰洋 声速剖面结构 声速跃层 声速均匀层
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北极海域实测声道特性及其成因分析 认领 引用
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作者 陈红霞 刘健康 +1 位作者 林丽娜 刘娜 《应用声学》 CSCD 北大核心 2026年第4期1110-1122,共13页
为了填补北极高纬度海域实测数据多声道结构分析空白,利用中国第9次北极科学考察获取的31套同步SVP-CTD剖面,建立0.1 m/s强度阈值与五类垂向分布模板,系统识别声道数量、轴深、高度、强度及水团成因。研究发现所有站点均存在表面声道,96... 为了填补北极高纬度海域实测数据多声道结构分析空白,利用中国第9次北极科学考察获取的31套同步SVP-CTD剖面,建立0.1 m/s强度阈值与五类垂向分布模板,系统识别声道数量、轴深、高度、强度及水团成因。研究发现所有站点均存在表面声道,96.7%站点呈现2~3声道共存,未发现4声道;表面、次表层(波弗特)、深海声道平均轴深分别为16.5 m、120 m、561 m,对应平均强度2.8 m/s、2.8 m/s、0.3 m/s。证实波弗特声道为北极普遍存在的第三条高效波导,而并非仅限于波弗特海的区域现象;太平洋入流水变暖使其强度与范围持续扩大,将显著提升北极中-远距离声传播可靠性,对水下通信、探测及生态声学产生长期深远影响。 展开更多
关键词 中国第9次北极科学考察 北极海域 深海声道 波弗特声道 波弗特透镜
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某核电厂爆发性海洋生物声学监测预警 认领 引用
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作者 鲁超 虞泽锋 +7 位作者 林先飞 夏永健 郑腾飞 谢祖信 王庆业 覃宝 肖俊文 刘炜 《应用声学》 CSCD 北大核心 2026年第4期1151-1166,共16页
为解决滨海核电厂冷源取水系统的海洋生物侵入监测预警难题,本研究以优化声学监测预警方法为目标,结合核电厂冷源取水渠的海洋生物侵入量数据,对2023年2月–2024年2月取水口海域的声学监测数据进行深度分析。通过筛选体积反向散射强度数... 为解决滨海核电厂冷源取水系统的海洋生物侵入监测预警难题,本研究以优化声学监测预警方法为目标,结合核电厂冷源取水渠的海洋生物侵入量数据,对2023年2月–2024年2月取水口海域的声学监测数据进行深度分析。通过筛选体积反向散射强度数值,提取循环冷却水取水系统中高风险生物(爆发性海洋生物)的声学信号;利用连续声学信号的垂直覆盖范围,实现对生物侵入事件起止时间的精准判定。基于理论建模与2023–2024年监测数据验证,创新性提出“时间积分声学参数”概念,构建“海洋生物侵入量最大覆盖预警方法”。结果表明,该方法预警覆盖率>95%、误报率<32%,其中日累计预测较传统方法提前1个月识别风险,单批次实时累计预测可精准定位风险发生时刻。针对现有方法误报率高的固有问题,建议后续研究整合实时影像与海流数据,通过经验积累与赋值法优化模型以进一步降低误报率。该方法具备操作简便、成本低、准确性高的优势,为滨海核电厂冷源取水安全提供了创新技术方案,具有重要推广应用价值。 展开更多
关键词 核电厂 爆发性海洋生物 声学监测预警 最大覆盖预警法 经验赋值法
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海洋时空声速场的EOF与改进IDW联合建模方法 认领 引用
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作者 李保金 薛树强 +1 位作者 王凯明 卞加超 《海洋测绘》 CSCD 北大核心 2026年第1期34-38,共5页
针对当前声速场模型对观测信息时空相关性刻画不足的问题,综合考虑时空相关性、各向异性、模型完备性及参数最优性,提出经验正交函数分解与改进反距离加权插值相结合的海洋时空声速场建模方法。实验结果显示,相比EOF分别联合多项式回归... 针对当前声速场模型对观测信息时空相关性刻画不足的问题,综合考虑时空相关性、各向异性、模型完备性及参数最优性,提出经验正交函数分解与改进反距离加权插值相结合的海洋时空声速场建模方法。实验结果显示,相比EOF分别联合多项式回归、反向传播神经网络、普通IDW及普通改进IDW4种方法,本文方法在验证集上声速剖面建模精度最高,平均绝对误差、均方根误差、最大绝对误差与决定系数分别为0.422 m/s、0.609 m/s、4.007 m/s和0.9993。研究表明,本文方法能够有效提高时空声速场的建模精度。 展开更多
关键词 声速场建模 时空插值 经验正交函数分解 反距离加权插值 参数优化
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海洋噪声经验格林函数提取及海水声速层析:深海水听器线阵实验结果Ⅱ 认领 引用
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作者 刘斌 王元 +4 位作者 江文彬 林江南 郝小柱 王明 张家发 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2026年第8期3743-3755,共13页
基于海洋噪声提取经验格林函数是一种极具吸引力和潜力的技术,可用于海水层声速层析和海底结构成像.2023年,在南海神狐海域深海区用三条垂直线阵采集了3 h噪声数据,其中实验船航行辐射噪声为数据中的主要成分.基于该噪声数据,本研究利... 基于海洋噪声提取经验格林函数是一种极具吸引力和潜力的技术,可用于海水层声速层析和海底结构成像.2023年,在南海神狐海域深海区用三条垂直线阵采集了3 h噪声数据,其中实验船航行辐射噪声为数据中的主要成分.基于该噪声数据,本研究利用互相关方法提取了经验格林函数,并采用线性层析方法反演了海水声速.首先测试分析了相关长度,叠加次数以及叠加时段等参数对互相关结果的影响,然后在其中的两条垂直线阵(VL190和VL199)之间计算了格林函数,最后基于直达波走时反演了海水声速.结果表明,在噪声数据记录时间较短、噪声场不满足弥散条件(船舶是主要的噪声源)的情况下,仍然获得了清晰可靠的近似经验格林函数.反演的海水声速与邻近点位上实际测量结果相近.存在具有优势方向的噪声,且该优势方向噪声与船舶噪声在互相关函数上的可分离性是成功提取格林函数的关键.本文的方法和结果为利用海洋噪声层析反演海水声速、监测海洋介质的动态变化(如温度)提供了新的思路、方法和技术. 展开更多
关键词 海洋噪声 船舶噪声 经验格林函数 海洋层析
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基于近距离声线到达时间的浅海被动声层析 认领 引用
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作者 杨习山 张燕君 余炎欣 《应用声学》 CSCD 北大核心 2026年第3期820-827,共8页
利用海洋环境噪声互相关可以提取两个接收器之间的格林函数,这为被动声层析提供了新的思路和方法。该方法提取格林函数对水听器的时钟同步性有着极高要求,因此采用单个阵列进行被动声层析有着更实际的应用价值。该文利用单个海底水平阵... 利用海洋环境噪声互相关可以提取两个接收器之间的格林函数,这为被动声层析提供了新的思路和方法。该方法提取格林函数对水听器的时钟同步性有着极高要求,因此采用单个阵列进行被动声层析有着更实际的应用价值。该文利用单个海底水平阵列,将单阵列阵元之间的两两互相关函数根据位置进行叠加,分别获取海底直达波和海面一次反射波波形。数值仿真和试验数据验证了海洋环境噪声提取近距离格林函数时间到达结构的有效性。最后,分别利用试验期间实测水文的经验正交基(EOFs)和历史水文EOFs成功反演声速剖面,反演的均方根误差分别为1.44 m/s和2.39 m/s。 展开更多
关键词 海洋环境噪声 被动声层析 声线到达时间 经验正交基
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浅海中基于海底地震仪的声源三维定位 认领 引用
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作者 孙梅 秦继兴 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第1期119-131,共13页
根据海底地震仪测量数据,提出了浅海中一种声源方位、距离和深度估计方法。首先采用两个海底地震仪测量数据分别估计声源方位,然后利用两个方位的交点确定声源水平位置,得到声源相对于海底地震仪的方位和距离,最后通过接收信号不同模态... 根据海底地震仪测量数据,提出了浅海中一种声源方位、距离和深度估计方法。首先采用两个海底地震仪测量数据分别估计声源方位,然后利用两个方位的交点确定声源水平位置,得到声源相对于海底地震仪的方位和距离,最后通过接收信号不同模态的能量比估计声源深度。根据浅海负跃层环境下模态函数特性,对浅声源采用除第1阶模态以外的高阶模态能量比,对深度较大的声源采用各高阶模态与第1阶模态的能量比,能有效对不同深度的声源进行深度估计。对实验中的气枪声源定位结果表明,估计的声源位置与其实际位置较接近,声源距离远、近两个海底地震仪的距离误差分别约为1.5%和14.1%,声源深度估计结果与实际布放的深度基本一致。 展开更多
关键词 浅海 声源三维定位 海底地震仪 模态能量比
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高海况下风成噪声强度建模 认领 引用
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作者 姚美娟 鹿力成 +1 位作者 马力 郭圣明 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第4期737-743,共7页
为满足高海况下风成噪声信息保障的实际需求,本文建立了高海况下风成噪声强度预报模型。海面风浪对噪声能量的影响体现在噪声源及影响声传播过程两个方面。在噪声预报模型中,引入海面风浪对声传播的影响。基于噪声源模型,结合海浪谱模... 为满足高海况下风成噪声信息保障的实际需求,本文建立了高海况下风成噪声强度预报模型。海面风浪对噪声能量的影响体现在噪声源及影响声传播过程两个方面。在噪声预报模型中,引入海面风浪对声传播的影响。基于噪声源模型,结合海浪谱模型、近海面气泡层模型和高海况下的Ramsurf声传播模型,采用声压互谱求平均的方法,建立了高海况下的风成噪声强度预报模型。仿真分析了浅海不同水声环境下,海面风浪对中高频段风成噪声能量的影响。仿真结果显示,在浅海正梯度环境下,从海面风浪对声传播的影响出发,在风速为10 m/s以上、频段在2~4 kHz时,海面风浪对噪声能量的影响可达到2~4 dB。本文研究对于高海况下风成噪声精细化预报具有实际意义,可支撑相应环境下的风成噪声信息保障需求。 展开更多
关键词 高海况 风成噪声 噪声强度 声传播 海面风浪 海浪谱 近海面气泡层 风速
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Generalized likelihood ratio detector for forward scattering detection in uncertain shallow-water environments 认领 引用
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作者 Jiahui Luo Chao Sun +1 位作者 Mingyang Li Shaodong Zhang 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2026年第5期490-503,共14页
Forward scattering detection in shallow-water environments presents many challenges,particularly the issues of environmental uncertainties and direct blast,which is an intense sound wave that propagates directly from ... Forward scattering detection in shallow-water environments presents many challenges,particularly the issues of environmental uncertainties and direct blast,which is an intense sound wave that propagates directly from the source to the receiver without interaction with the target.In this paper,we account for environmental uncertainties and extend the generalized likelihood ratio detector(GLRD)for forward scattering detection in a known environment to uncertain environments.In a suitable bistatic sonar configuration where the source is positioned on the broadside of a large aperture horizontal linear array(HLA),the GLRD exhibits good resistance to direct blast.Moreover,the GLRD demonstrates a certain degree of robustness against environmental uncertainties,particularly when the sampling uncertainty sets of the direct blast/signal wavefront are large enough—including both the real direct blast wavefront and the real signal wavefront.Despite facing the challenge of direct blast in forward scattering detection,the GLRD still performs well in this scenario and demonstrates its effectiveness as a method for forward scattering detection in uncertain shallow-water environments. 展开更多
关键词 forward scattering detection uncertain environments generalized likelihood ratio detector (GLRD) horizontal linear array (HLA)
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Prediction of in situ seafloor sediment sound speed with machine learning 认领 引用
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作者 Mujun CHEN Linqing ZHANG +9 位作者 Xinfeng HU Xiangmei MENG Guangming KAN Siyou TONG Jingqiang WANG Guanbao LI Baohua LIU Qingfeng HUA Siqi WU Xiaobo ZHANG 《Journal of Oceanology and Limnology》 SCIE CAS CSCD 2026年第3期963-977,共15页
The acoustic properties of seafloor sediments are crucial for accurate acoustic field prediction,seafloor resource exploration,and marine disaster prevention.However,traditional prediction equations,often based on lab... The acoustic properties of seafloor sediments are crucial for accurate acoustic field prediction,seafloor resource exploration,and marine disaster prevention.However,traditional prediction equations,often based on laboratory-measured sound speeds,suffer from low precision and discrepancies with in situ measurements.To address these issues,we employed eXtreme Gradient Boosting(XGBoost)machine learning algorithms to develop high-precision in situ sound speed prediction models for seafloor sediments.The models were constructed using in situ sound speed and sediment physical property data(density,water content,porosity,median grain size,and grain group content)from 48 sites in the East China Sea shelf.Through feature parameter reduction and hyperparameter optimization,the optimal XGBoost model achieves training and validation R2 values of 0.989 and 0.977,respectively,having hyperparameters set at n_estimators=49 and max_depth=6.Compared to other machine learning models and empirical equations,the XGBoost model based on density,water content,sand content,and median grain size exhibited the lowest mean absolute error(MAE)and mean absolute percentage error(MAPE)at 5.603 m/s and 0.366%,respectively.This represents significant improvements over existing models,with MAE reductions ranging 2.165–118.903 m/s and MAPE reductions 0.137%–7.657%.This study thus provides an innovative and highly accurate method for predicting the in situ sound speed of seafloor sediments. 展开更多
关键词 seafloor sediment sound speed in situ machine learning East China Sea prediction model
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弹性沉积层环境下海底甚低频信号频散特性 认领 引用
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作者 曹德瑨 董阳 +2 位作者 龚李佳 张海刚 高虓 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第4期1275-1288,共14页
针对2021年秋季南海海域试验数据中发现的海底甚低频信号模态相速度频散结果在1~12 Hz范围内不连续分布的现象,推导了适用于分层海底的频散模型,结合数值仿真与试验数据讨论了此现象的成因,并应用简正波理论解释物理机理。结果表明:海... 针对2021年秋季南海海域试验数据中发现的海底甚低频信号模态相速度频散结果在1~12 Hz范围内不连续分布的现象,推导了适用于分层海底的频散模型,结合数值仿真与试验数据讨论了此现象的成因,并应用简正波理论解释物理机理。结果表明:海底软弹性沉积层造成甚低频信号中模态频散结果的不连续,在甚低频范围内,模态在部分频率下会受沉积层横波波导影响,呈现弱激发与强衰减的特性,使模态只在受横波影响较小的频段内有效传播,进而导致甚低频信号中模态相速度频散不连续。当沉积层参数发生变化时,这种频散的不连续特性也会受到影响。研究试验海域海底甚低频的声场特性时,沉积层的软弹性特征不可忽略。 展开更多
关键词 甚低频信号 海底界面 弹性沉积层 简正波模态 频散特性
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深海多金属结核矿址声学参数反演方法研究 认领 引用
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作者 吴培潇 王坤 +2 位作者 刘学生 黄桢谛 李建宇 《中国矿业》 CAS 北大核心 2026年第3期110-118,共9页
深海采矿是我国重要的资源战略,太平洋深海多金属结核矿址探测对未来矿产开采具有重要的指导作用。为实现高效准确的深海底质层探测,本文提出一种基于外部声源的深海底质声学参数多机制融合模拟退火反演方法。首先,为了优化传统模拟退... 深海采矿是我国重要的资源战略,太平洋深海多金属结核矿址探测对未来矿产开采具有重要的指导作用。为实现高效准确的深海底质层探测,本文提出一种基于外部声源的深海底质声学参数多机制融合模拟退火反演方法。首先,为了优化传统模拟退火算法固定邻域对求解质量的影响,引入自适应邻域调整机制,使邻域半径随温度和当前解的质量做动态调整。其次,针对传统的指数降温策略早期降温过快失去全局探索能力、末期降温过慢求解器反复震荡问题引入多阶段退火策略,将整个降温过程分为高中低三个温度阶段,高温阶段采用指数降温,允许高概率接受劣解,充分探索邻域;中温阶段采用自适应降温,放缓中期降温速度,使算法依然具有一定的全局探索能力,避免陷入局部最优陷阱;低温阶段采用线性降温,加快末期降温速度,减少算法在低温阶段下的尝试次数,避免浪费计算资源。最后,针对传统的Metropolis接受准则在低温阶段难以跳出局部最优的问题,引入动态接受准则,提高算法在低温阶段对劣解的接受概率,使算法末期仍然具备跳出局部最优的能力,从而提高反演成功率。通过在东太平洋克拉里昂-克利珀顿区(CC区)多金属结核矿址水声探测仿真验证,在相同截断条件下重复30次算法测试,结果表明反演迭代次数平均减少32%,优化算法在收敛速率方面具备优越性,可以有效缩短反演计算时间,助力深海底质声学参数的快速远程探测。 展开更多
关键词 深海采矿 海洋地球物理 水声学反演 模拟退火法 Bellhop模型
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