[发明专利]一种基于海洋环境噪声的声学监测系统及方法

摘要

一种基于海洋环境噪声的声学监测方法及系统，包括使声学监测系统以浮标形式随海流漂移，在内部控制计算机控制下接收海洋环境噪声信号并进行滤波、放大增益和采样，并将采样后的海洋环境噪声数据存储；最后进行水听器阵型校正和海底水深、分层结构信息的反演。该系统包括分别连接接收单元、时钟同步单元和上位机的内部控制计算机，且所述接收单元连接一个包含3～16个水听器的水听器阵。本发明步骤简单、实施方便、测量效率高、监测结果可靠；监测系统具有结构简单、成本低廉、便于使用的优势，具有广泛的应用价值。

主权项

1.一种基于海洋环境噪声的声学监测系统，其特征在于包括连接有上位机(4)和时钟同步单元(5)的内部控制计算机(3)，与内部控制计算机(3)和时钟同步单元(5)相连的接收单元(2)，该接收单元(2)连接一个包含3～16个水听器的水听器阵列(1)；以及为内部控制计算机(3)供电的电源单元(6)；所述的内部控制计算机(3)带有时钟基准模块(32)和存储器(31)；/n上述接收单元(2)包括多个前置放大器(21)，每个前置放大器分别与接收水听器阵列(1)中的各个水听器相连，所述的前置放大器(21)接收到的信号分别通过各自的低通滤波器(22)、可调增益器(23)进行滤波、放大处理后，再传输至A/D转换器(24)，经A/D转换后的信号传输至内部控制计算机(3)；/n上述时钟同步单元(5)包括GPS天线(51)、GPS接收器(52)和定时回路(53)，其中定时回路(53)与所述内部控制计算机(3)连接，为系统提供精确的时间信号，并对内部控制计算机(3)的时钟基准模块(32)进行时钟校准，同时通过定时回路(53)为A/D转换器(24)和存储器(31)提供时钟信号；/n其中，上述低通滤波器(22)、可调增益器(23)对水听器采集的数据进行滤波预处理；/n上述内部控制计算机(3)利用定时回路(53)提供精确的时间信号，对上述滤波预处理的数据进行时间平均，即将上述数据按照一设定时长进行等分，得到多个等时长的数据，再对上述每个等时长的数据进行平均处理，分别得到上述多个等时长数据的均值；/n通过上位机(4)和内部控制计算机(3)，检查系统工作状态是否正常；选择工作方式为数据采集方式，选择数据存储间隔、每个数据文件的存储大小以及放大增益倍数；系统初始化：判断是否能接收到GPS信号，时钟同步单元是否工作正常；水听器阵列中的各水听器开始接收数据；负责接收信号的监测系统的接收单元(2)对各个水听器接收到的声信号进行滤波、放大和采样；存储获得的海洋环境噪声数据，以利于后续反演处理；判断观测过程是否结束，若已结束，通过与内部控制计算机(3)相连的上位机(4)获取已存储的海洋环境噪声数据，进行水听器阵列阵型、水深和海底分层信息反演；若观测未结束，判断是否进行反演处理，若是，通过与内部控制计算机(3)相连的上位机(4)获取已存储的海洋环境噪声数据，进行水听器阵列阵型、水深和海底分层信息反演，若不是，则水听器阵列中的各水听器继续接收数据；采用经验正交函数分解方法对海洋环境噪声数据进行处理，选取合适的经验正交函数，进行信号重建；采用自适应波束形成方法对不同方向来源的重建信号进行分离；对获得的下行方向的各水听器信号进行互相关处理，得到水听器阵列阵型信息；对获得的下行方向和经海底反射后的上行方向的水听器信号进行互相关处理，得到水深和海底分层信息。/n