混浊水域多波束反向散射强度传播损失改正

发布时间：2021-10-29 23:44

　　为了改善现有的反向散射强度传播损失改正方法在混浊水域适应性较弱的问题,提出了混浊水域声传播损失计算模型。首先利用不同深度的海洋环境参数构建声波吸收系数剖面,然后基于声速,沿波束传播路径,对每个波束分层计算传播损失。实验分析表明,本方法传播损失改正效果最佳,其Spearman等级相关系数绝对值仅为0.04,远小于传统模型和TVG改正,大大减弱了混浊水域情况下多波束回波强度与传播距离的相关性,有效改善了多波束声呐图像的质量。 

【文章来源】：海洋科学. 2020,44(05)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

多波束声呐信号流程图

因此根据声呐方程,影响海底固有反向散射强度BSB的因素主要有SL、EL、TL、NL、Dr等。传播损失TL定量描述了声波传播一定距离后声强度的衰减变化,传播损失由扩展损失和吸收损失两部分构成,图2展示了影响传播损失的主要因素。扩展损失是由声波本身的传播特性决定的,声波在传播过程中波阵面不断扩大,单位面积能量减少,衰减的速率与波阵面的表面积成正比。对于多波束声呐系统发射的球面波,其衰减的速率与传播距离平方成正比[11]。吸收损失的本质是声传播过程中部分声能转化为其他能量(如热能),且不可逆,主要包括化学弛豫吸收和黏滞吸收,弛豫吸收是指海水中的分子在声波作用下发生离解和缔合,消耗声波的能量,黏滞吸收是由于惯性黏滞作用将速度梯度能量转化为热能而产生的能量损失[12]。1.2 常用传播损失改正方法

在进行多波束反向散射数据处理时,发现根据传统方法处理的结果中反向散射强度值随传播距离的增大而减少,这是由于传统的改正方法未考虑混浊海水中颗粒物对传播损失的影响,没有完全去除传播损失。因此,如何处理悬浮颗粒物对吸收损失的影响是混浊海水传播损失计算的关键。本文从声学机理出发,重新构建了多波束声呐数据吸收损失计算模型,使用水体温度对海洋环境参数进行自适应分层,然后基于声速,对每个波束分层计算吸收系数和传播距离,最后将各层传播损失累计,得到每个波束的传播损失,改正流程图如图3所示。2.1 声波传播损失模型改正

【参考文献】：
期刊论文
[1]多波束声学底质分类研究进展与展望[J]. 唐秋华,纪雪,丁继胜,周兴华,李杰.  海洋科学进展. 2019(01)
[2]Simrad EM多波束反向散射强度数据精处理研究[J]. 金绍华,翟京生,刘雁春,周兴华,李明叁,唐秋华.  测绘科学. 2010(02)
[3]中国近海悬浮颗粒物海水声波衰减[J]. 彭临慧,王桂波.  声学学报(中文版). 2008(05)
[4]多波束反向散射强度数据处理研究[J]. 唐秋华,周兴华,丁继胜,刘忠臣,杜德文.  海洋学报(中文版). 2006(02)
[5]多波束测深系统最优声速公式的确定[J]. 周丰年,赵建虎,周才扬.  台湾海峡. 2001(04)



本文编号：3465612