深海断崖形成机理、识别、预警关键技术研究

This project focuses on the research of formation mechanism, detection, identification and warning of Deep Sea Cliff. Firstly, the formation mechanism of the phenomenon is to be analyzed, and then according to the Deep Sea Cliff’s physical characteristics, a technique for detection, identification and warning for passive sonar will be researched. From the receiving acoustic signal of Sonar, the environmental noise can be extracted via signal processing. Based on the frequency spectrum analysis of the environmental noise, the judging module will decide whether to send out a warning signal. The objective of the innovation point are: 1 put forward a new theory for the formation mechanism of the Deep Sea Cliff; 2 develop a technique for detection, identification and warning of Deep Sea Cliff; 3 the technology can be applied to the existing passive Sonar system on submarine.

在海水中的物体一旦遇到跃变层尤其是密度跃层，可能在短时间内出现断崖式下落，坠向深海，本项目对这种海洋中的“深海断崖”现象形成机理及探测、识别、预警关键技术进行研究，首先分析该现象的形成机理，然后根据“深海断崖”物理特性提出一种利用被动声纳对该现象进行探测、识别及预警的方法。该方法利用水听器接收海水中的声信号，接收到的信号经处理后提取出环境噪声信息，然后对环境噪声进行频谱分析，分析结果经判断后决定是否发出预警信号。本项目的创新点在于：1、提出一种“深海断崖”现象的形成机理；2、研究出一种“深海断崖”探测、识别及预警的方法；3、该方法采用被动接收信号方式，可利用水下平台原有的被动声纳系统，不用发射任何信号，符合水下航行时的隐蔽性要求。

本项目主要从三个方面对课题展开了研究：“深海断崖”的形成机理；识别“深海断崖”的技术方法；实时预警“深海断崖”的关键技术。.基于“深海断崖”具有的低密度、强跃层的物理特性，课题组提出了水合物水解形成“深海断崖”的理论体系，通过实验数据表明高浓度气泡群会造成水中物体的浮力损失，当含气泡水孔隙率达到0.5%时，会对水中潜艇航行安全产生威胁。.为了识别“深海断崖”，课题组提出了一套利用测量声衰减反演含气泡水孔隙率的方法。通过考虑含气泡水频散特性和气泡间的相互作用，本文方法可以较为准确地反演气泡群孔隙率，实验表明，该方法可以准确反演1%量级的含气泡水孔隙率，满足识别需求。.考虑到潜艇水下航行时的隐蔽性需求，本项目研究了实时无源预警“深海断崖”的技术。项目组提出了一种结合功率谱分析和反演算法的预警技术，实验表明，在高信噪比的情况下，该方法有较好效果。