[发明专利]一种并行的海洋环境水声特征诊断方法、存储介质和装置

说明书

本发明涉及一种并行的海洋环境水声特征诊断方法、模块和系统，属于物理海洋与海洋环境水声特性融合领域，所述方法为通过海洋环境预报模块，输出温度、盐度以及水深等预报结果，根据温盐深计算声速剖面。利用垂直梯度法给出整个深度范围的梯度，确定正负梯度转折点，查找确定所有声速极小值点，最终给出表面声道深度及截止频率、半声道条件、深海声道轴深度、浅海声道轴深度等参数检测结果。本发明还提供利用上述方法集成的运算模块和集成有所述运算模块的系统。整个系统实现了地理空间并行化，给出了全球海域的水声环境特征参数诊断，预报参数对提高声呐技术和建立深海预警体系，有着举足轻重的意义。

技术领域

本发明属于物理海洋与海洋环境水声特性融合领域，涉及一种海洋水声特征参数诊断方法、模块和系统。

背景技术

近几十年来，随着核潜艇的服役，各国对水声设备、水声理论、海洋环境等的研究提出了更高的要求。声呐技术取得跨越式发展的重要途径之一，在于对海洋环境水声特性的深入挖掘。因此，研究海洋声速场的分布，了解声速剖面的时、空分布变化规律，掌握声道的分类特征，探索深浅海声道特征量的地理分布状况，对提高反潜、探测能力和建立深海预警体系，有着举足轻重的意义。

深海典型声速剖面可分为三层结构：表面等温层、温跃层和深海等温层。深海最大的特点是独有的海洋分层现象及其产生的不同声传播模式，这些声传播模式与声呐的工作原理密切相关。海水表层处声速剖面为正梯度时所形成的声道，称为表层声道。如果声速正梯度一直延伸到海底，则称为半声道。声速极小值所在的深度称声道轴。声道轴分为两类：浅海声道轴和深海声道轴。浅海声道轴发生在主跃层，通常跟锋面和涡旋有关。深海声道轴是深海的一个稳定的特征，位于主跃层之下。水声学的浅海，深度一般为几十米到数百米，其最大特点是没有固定的深海声道。

现有技术中还没有关于海洋环境水声特征诊断方法。

发明内容

为了探索海洋声道特征量的地理分布状况，掌握声道的分类特征以提高声呐技术，本发明提供了一种并行的海洋环境水声特征诊断方法、模块和系统，该系统将动态海洋模型与海洋环境水声特征诊断方法结合在一起，海洋模型生成水声特征诊断所需要的声速剖面，系统针对全球海域给出各种水声特征参数诊断及预报。

系统使用自然资源部海浪-潮流-环流耦合数值模型提供温度、盐度及对应的深度等环境参数，根据这些环境参数计算声速剖面，利用垂直梯度法对声速剖面进行诊断。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种并行的海洋环境水声特征诊断方法，具体步骤如下：

第一步，利用海洋模型给出全球海域的包括温度、盐度及对应的深度在内的海洋环境参数的预报，根据这些海洋环境参数求取对应网格点的声速剖面，声速剖面利用Mackenzie公式求解：

c＝1448.96+4.591T-5.304×10^-2T²+2.374×10^-4T³+1.340(S-35)+1.630×10^-2D+1.675×10^-7D²-1.025×10^-2T(S-35)-7.139×10^-13TD³，

其中，c为声速剖面，T为温度(℃)，S为盐度(‰)，D为深度(m)；

第二步，利用梯度函数gradient求取从海面到海底的声速梯度，通过声速梯度正负分析，确定声速梯度正负转变过零点的深度；