基于海洋环境噪声的海洋环境参数反演研究
海洋环境噪声是由于海面风浪、海洋生物活动、海上航运等自然或人为活动所产生的声波与海面、海底和水体相互作用而产生的一个复杂声场，了解海洋环境噪声时空特性有利于复杂环境下的声传播规律研究。一方面海洋环境噪声是声信号检测时的干扰背景场，影响声呐的设计和使用；而另一方面，海洋环境噪声又包含了丰富的海洋环境信息，通过反演可以获得某些重要的海洋环境参数。近年来，国外的许多研究在实验上和理论上都证明，两个接收点记录到的长时间的海洋环境噪声间的互相关函数（Noise Correlation Function，NCF）可以近似地表示这两个点之间的时域格林函数（Time-domain Green’s Function，TDGF），借此关系可开展相关环境噪声互相关技术研究。 本文在前人研究的基础上，基于简正波理论，阐述了海洋环境噪声互相关函数与时域格林函数的相似性，并进一步探讨由NCF提取的TDGF在海洋环境参数反演中的应用。本文的主要工作包括：(1)基于简正波理论讨论了海洋环境噪声场的空间相关特性；(2)基于简正波理论，推导了海洋环境噪声互相关函数及格林函数，比较表明了NCF与TDGF的相似性，并对环境噪声互相关技术的基本概念及基本原则进行了阐述；(3)通过数值仿真，对比噪声互相关函数与时域格林函数的相似性，提出了采用环境噪声互相关技术反演海洋环境参数的设想；(4)基于青岛胶州湾航道附近采集的海洋环境噪声数据，分析相关的时空特性，由于实验海域处于航道附近，噪声场主要受低频的舰船噪声主导，在低频段1000Hz以内，噪声场垂直相关性较高，下降缓慢，随频率升高及间距增大，噪声场垂直相关系数下降变快；提出了经验模态分解与波束形成相结合的环境噪声互相关技术，提高了相关峰信噪比，成功提取了海表噪声场的直达垂直波至的时域到达结构，与理论上的时域到达结构相符，反演得到声速结果，与同步观测的声速测量结果十分吻合。
海洋环境噪声;互相关函数;时域格林函数;简正波理论
中国海洋大学
硕士
声学
林巨
2013
中文
P733.22
88
2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）