尹云龙 , 杨 明 , 杨绍琼,3, 刘玉红,3, 牛文栋,4*

基于水下滑翔机的海洋声学背景场观测技术

尹云龙1,2, 杨 明1, 杨绍琼1,2,3, 刘玉红1,2,3, 牛文栋1,4*

(1. 天津大学 机械工程学院, 天津, 300350; 2. 天津大学 青岛海洋技术研究院, 山东 青岛, 266237; 3. 青岛海洋科学与技术试点国家实验室 海洋观测与探测联合实验室, 山东 青岛, 266237; 4. 清华大学 机械工程学院, 北京, 100084)

水下滑翔机作为新型水下无人平台,具有对海洋环境噪声进行长时序,大范围稳定观测能力。文中通过开展水听器与水下滑翔机集成应用研究,设计完成了具备海洋环境噪声测量能力的声学观测型水下滑翔机。基于水听器工作原理与水下滑翔机运动约束, 并根据商用计算流体力学软件对流体水动力参数的计算结果, 优化了水听器在水下滑翔机本体的安装位置。通过建立声学观测型水下滑翔机动力学模型,进行了运动仿真并确定最优运动参数, 并于2019年5月在我国南海某海域进行了海上试验应用,获取了大量的水下滑翔机自噪声与海洋环境噪声数据。海上试验数据分析结果验证了声学观测型水下滑翔机的运动稳定性及其海洋声学背景场的观测能力。

水下滑翔机; 声学观测; 海洋环境噪声; 自噪声; 动力学模型

0 引言

海洋声学背景场既存在海洋环境噪声, 又受到声信号的干扰, 从而限制了相关设备的声通信能力。通过海洋声学背景场的观测可反演相关海洋现象, 具有重要的科学意义。海洋环境噪声随着时间、位置和海况的变化而变化, 对海洋环境噪声进行长时间、大范围的观测是非常必要的[1]。……