浮空飞行器极地科学探测

1.极地的主要特点传统意义上的“极地”是指地球的两极,即南极和北极。南极地区以南极洲为中心,周围濒临太平洋、大西洋、印度洋三大洋;北极地区以北冰洋为中心,周围濒临亚洲、欧洲、北美洲三大洲。广义的极地还包括青藏高原,被认为是地球的第三极。极地地区气候严寒,是地球的冷源和全球变化的驱动器,尤其是南极,乃是地球上至今未被开发、未被污染的洁净大陆,蕴藏着无数的科学之谜和信息。     

北极海冰正在缓慢消失

研究人员已经确定了他们所说的"最后的冰区",这是格陵兰岛西北一片2000千米的海洋,那里的北极夏季海冰可能还会存在几十年。正如《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)所报道的,北冰洋的海冰覆盖面积在1984~2018年间平均下降了1/3以上。     

冰海救援

冰雪世界里轰轰烈烈的保卫北极活动让贝卡他们震撼不已,一番了解过后,他们也加入了呼吁环保、抵制大肆摘杀极地动物的行列。因为,尽管贝卡饱受北极冰雪的摧残,整天一副“颤颤巍巍”的样子,却深深被这动人的冰天雪地打动了。北极和在北极生活的生物都是地球上特别的存在,如果让他们受到伤害甚至消失,那可真叫“一混蛋成千古恨”了!     

北极水声学研究的新进展和新动向

北极水声学作为水声学研究的一部分,起步要比达·芬奇所描述的声呐雏形晚很多年。第二次世界大战后北极水声学的研究开始受到发达国家(主要是美国)的重视。它的发展和研究重点带有明显的冷战烙印。冷战结束之后,随着北极持续变暖的趋势,北极及其毗邻海域的海洋水声环境受到特别的重视。环北极的8个国家组成排他性的北极理事会。我国政府于2018年1月26日发表北极政策白皮书,声明中国是近北极国家,是北极地区利益攸关方。本文介绍北极水声学研究的新进展,包括我国有关涉海单位近年来所做的科考和学术研究。指出,北极水声学的研究不局限于把传统水声学中的研究内容(如环境噪声、混响、传播等等)并行地在北极环境条件下加以重复探讨,而是要根据北极海洋环境的实际情况,进行有关领域的新研究。其中不乏传统浅海、深海水声学研究中所不具有的特色,如冰-水界面、冰下的半声道效应、冰盖下水下无人载器(UUV)的通信、定位及声呐对冰下环境的适应性研究等课题。      

典型北极冰下声信道多途结构分析及实验研究

针对北极海域典型声场环境,提出了基于OASES-Bellhop耦合模型的冰下声信道多途结构快速分析方法。模型将海冰等效为具有粗糙界面的弹性分层介质,利用微扰法与Kirchhoff近似,估计海冰界面不均匀造成的散射损失,结合射线传播理论对典型北极冰下声信道多途结构进行分析与预报。数值仿真与实验结果表明,在6 km距离处,典型北极冰下声信道由于海冰与海底反射分别形成多途结构,海冰多次反射路径叠加形成的多途结构较为稳定,时延扩展在14 ms范围内,海底反射路径强度相对较弱。OASES-Bellhop模型对冰下声信道多途结构幅度和时延预测误差较小,能够较好的解释及预报实验观测到的多途结构环境特性。      

新书评介

电子陶瓷情报网编的《压电陶瓷应用》一书,于1985年8月由山东大学出版社出版.压电陶瓷是声学中广泛应用的电-声换能材料,由压电陶瓷做成的各种声学器件,是一些声学仪器、设备中的关键部件.该书从实用角度出发,对压电陶瓷在各类声学仪器中的作用、工作机理与方式等,给予了简要的说明;对一些典型的换能器,给出了设计的考虑原则、制做工艺、计算公式,并给出了具体结构的实例. 全书共分七章:第一章“在高电压发生装置中的应用”,介绍了压电陶瓷点火器、变压器、玩具遥控信号发生器、压电按扭开关等;第二章“在电声等设备上的     

Method for vessel attitude estimation by spatial correlation function for bottom reverberation

Under the assumption that the sea bottom is an almost-flat and randomly rough thin layer, a spatial correlation model for bottom reverberation is constructed. At high signal noise ratio, the phase of the spatial correlation function is the product of sound wave number and the vertical vector between two hydrophones. In a nominally horizontal plane, roll and pitch bring on the vertical vector between the hydrophones. Then an equation including roll, pitch and the phase of the spatial correlation function is found. If a parallelogram can be constructed by 3 hydrophones and the rat ios of its acreage to diagonals are not smaller than half of the wavelength, roll and pitch can be obtained analytically or by optimal method. However, the ranges of roll and pitch are restricted because of the phase ambiguity. Using Fisher information matrix, the Cramer-Rao lower bound is obtained. Results from computer simulation and sea test data prove the feasibility of the method.     

松花江冰下声学试验技术研究

北极区域极具战略意义与商业价值,随着各国的广泛关注,针对北极地区开展的科考科研活动逐渐增多。其中北极海域的相关研究尤为重要,特别是北极水声学,是保障北极军事存在以及正常科考科研活动的重要支撑。课题组于2015年1月在哈尔滨松花江进行了冰下声学试验,主要内容包括冰下信道测试、冰层散射系数测量以及冰下水声通信试验,实现了冰下半波导现象的初步观测、冰层前向散射系数的测量、基于能量检测器的低信噪比扩频通信、基于时反镜判决反馈均衡技术的高速水声通信以及冰下12用户多址水声通信等内容。本文对本次冰下声学试验情况进行介绍,并给出了相应的试验结果及经验总结。     

An approach to the detection of underwater remote target

An approach to the detection of underwater remote target by estimating its backscattering coefficient is presented. The key to this approach is that the echo signal is represented in state-variable model and the back-scattering coefficients of target are contained in dynamic noise of this model, thus underwater target can be detected by estimating this dynamic noise, i.e., deconvolving this model. When all noise statistics are a priori known, an optimum deconvolution algorithm based on the optimum state filter is derived, or else, an adaptive deconvolution algorithm based on the adaptive state filter of alternatively estimating the vector state and the noise statistics is developed. In the final simulation test, an echo signal with SNR equal to -6.1 dB is proceeded using the aforementioned two deconvolution algorithms, respectively, and the results demonstrate good performance of the approach.