[发明专利]一种海洋内波声学探测方法

摘要

本发明涉及一种海洋内波声学探测方法，该发明用声学方法实现海洋内波参数的提取，即同时获取海洋中内波的振幅、周期、传播方向和传播速度等。用相控阵声纳测量海洋分层剖面中每个接收波束的海水反射信号强度和流速，对每个接收波束的不同深度海水反射信号强度和流速的分析，判别内波是否存在，一旦内波存在，启动内波信息提取处理，计算内波的振幅、周期、传播方向和传播速度。本发明有益的效果是：内波诱发出海水的强烈运动，是海上军事活动和海洋工程设施的重大安全隐患，并对海洋环境具有重要影响。海洋内波声学探测技术对开发海洋资源、维护国家海洋安全和推动海洋科技进步具有重大意义。

主权项

一种海洋内波声学探测方法，其特征是：该方法步骤如下：(1)、利用定点布放于深海的相控换能器阵，形成JANUS结构的4个波束，用于测量各个分层水体的流速Vij和回波强度Iij；其中i＝1:4，j＝1:M，M为层数，Vij和Iij由信号处理板通过电缆传给辅助潜标上的内波信息提取板，并分别记录在信号处理板和内波信息提取板上；(2)、辅助潜标上的内波信息提取板开始接收到采集数据后，由四个波束的流速通过下式计算出东向和北向流速；Vnj＝V13jcosθ‑V34jsinθ        (1)Vej＝V13jsinθ+V34jcosθ        (2)其中，V13j＝V1j‑V3j，V24j＝V2j‑V4j  θ为航向角；从第7个时刻起，动态预测与修正法开始平滑滤波，从第24时刻起组成24个数据的一个动态数据包，启动内波识别判断条件；当Vej随时间和深度的变化率分别大于某一域值时，认为有内波出现；(3)、若动态数据包内检测到有内波，则以后每一时刻一直增加该动态数据包的数据数，直到检测到内波结束时刻或者超过90分钟硬性终止该内波的检测；(4)、检测到内波结束时刻后，设开始时刻为tb，结束时刻为te，则内波周期T＝te‑tb，内波结束后检测内波的上边缘h0和下边缘h1，则内波的振幅H＝h1‑h0；同时，由(3)式的kdv方程计算内波的传播速度和方向角：ut+αuux+βuxxx＝0                (3)其中α，β为常数，u是波速；计算出内波速度和方向角后，和周期、振幅保存在数组中，并传输给卫星通信浮标，由卫星通信浮标发送至卫星，再通过岸基地卫星接收机接收卫星信号，解释出内波周期、振幅、速度和方向角。