浅海粗糙海底声散射建模及声场特性

声散射是海洋声学的重要内容,海底表面的不平整性形成的声散射是海洋中引起声传播起伏的原因之一.针对海底表面粗糙度声散射问题,建立了水平分层浅海波导中海底散射声场模型.该模型将简正波理论与Lambert定律相结合.基于该模型获得了散射声场声压的振幅与相位的统计分布,并数值模拟了海底散射声场的强度及其空间相关系数,实现了粗糙界面条件下海底散射声场预报,揭示了散射声场空间特性随海底粗糙度的变化规律.结果表明,使用Lambert定律描述粗糙界面声散射时,在海底粗糙度小于波长情况下,随着空间距离的增大,空间两个不同位置的散射声场的空间相关系数具有周期性振荡衰减的变化规律,并且在垂直方向上,振荡周期更大,衰减更慢.当粗糙度增大时,水平和垂直相关系数振荡幅度逐渐增大,水平相关系数振荡周期数逐渐减少,在接收点逐渐靠近海底时,垂直相关系数不再发生衰减,这是海底声散射减弱的结果.本文模型理论亦可推广到粗糙海面的声散射建模中.对于非水平海底情况,采用耦合简正波或绝热简正波理论进行声传播建模,可以得到距离有关波导中粗糙界面的散射声场.

海底声散射特性研究进展

海底是水下声场的重要边界,其声散射特性对水下声场空间结构及分布规律具有至关重要的影响。对目前国际上海底声散射特性研究方面的进展进行了系统的分析和总结,从海底声散射测量技术、海底声散射特性及机理、海底声散射预测模型3个方面进行了论述,并提出了未来研究的方向、研究重点与难点。该工作对于充分了解和认识海底声散射研究的目前现状和未来发展趋势具有很好的借鉴和指导意义。

一种光学探测海底粗糙度的算法及其实验研究

海底微地形粗糙度作为海底沉积物重要的物理性质,对于海洋工程以及海洋科学考察都有着重要意义,如何利用光学理论进行海底微地形粗糙度测量,是近年来该领域研究关注的热点。基于光学中的从明暗恢复形状(shame from shading,SFS)算法,提出一种快速的海底微地形粗糙度测量算法,在模型构建同时,添加水下光传播时的吸收和衰减模型,测量出海底的微地形,并用幂律形式进行参数拟合,以表征粗糙度。仿真证明该算法具有95%的置信度,是一种适用于海底微地形粗糙度测量的光学算法,并经过实验验证,证明其有效性和正确性。

Seafloor Sediment Classification Based on Multibeam Sonar Data

The multibeam sonars can provide hydrographic quality depth data as well as hold the potential to provide calibrated measurements of the seafloor acoustic backscattering strength. There has been much interest in utilizing backscatters and images from multibeam sonar for seabed type identification and most results are obtained. This paper has presented a focused review of several main methods and recent developments of seafloor classification utilizing multibeam sonar data or/and images. These are including the power spectral analysis methods, the texture analysis, traditional Bayesian classification theory and the most active neural network approaches.