一种海洋环境组网观测系统及其方法与流程

技术特征：
1.一种海洋环境组网观测系统，其特征在于，包括：数据处理装置、中转装置和多个观测装置；所述数据处理装置布设在待观测海域的沿岸上，所述中转装置和多个所述观测装置布设在待观测海域内，所述数据处理装置、所述中转装置的内部时间和多个所述观测装置的内部时间同步；所述观测装置用于收发相邻的所述观测装置和所述中转装置的声信号；所述中转装置用于收发多个所述观测装置和所述数据处理装置的声信号；所述数据处理装置用于收发所述中转装置的声信号，所述数据处理装置通过层析方法对所接收的声信号进行数据处理，并形成观测海域内的三维声速场、温度场和流速场。2.根据权利要求1所述的海洋环境组网观测系统，其特征在于，所述数据处理装置、所述中转装置和多个所述观测装置之间均通过m序列进行声信号的发射。3.根据权利要求1所述的海洋环境组网观测系统，其特征在于，所述中转装置具有时间存储功能。4.根据权利要求1至3任一项所述的海洋环境组网观测系统，其特征在于，所述数据处理装置、所述中转装置和多个所述观测装置均使用应用扩频技术对接收的声信号进行处理，以提高声信号的信噪比。5.一种基于权利要求4所述的海洋环境组网观测系统的观测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤s100、获取所述数据处理装置与所述中转装置之间、多个所述观测装置之间、多个所述观测装置与所述中转装置之间的声信号传递时间；步骤s200、求解待观测海域内所述数据处理装置与所述中转装置之间、多个所述观测装置之间、多个所述观测装置与所述中转装置之间的声音传播速度，进而得到传播距离；步骤s300、通过所述传播距离和声信号传递时间计算求得待观测海域内的三维声速场；步骤s400、通过水温和声音传播速度之间的关系式计算求得待观测海域内的温度场；步骤s500、基于所述声音传播速度和三维声速场计算求得带观测海域内的流速场。6.根据权利要求5所述的观测方法，其特征在于，所述步骤s100具体包含如下步骤：步骤s110、获取所述数据处理装置与所述中转装置之间的声信号传递时间和；获取多个所述观测装置通过所述中转装置的中转并传递到所述数据处理装置的声信号的时间和；步骤s120、通过计算得到所述数据处理装置与所述中转装置之间的声信号传递时间；步骤s130、通过计算得到多个所述观测装置发射声信号到所述中转装置的声信号传递时间；步骤s140、获取所述观测装置发射声信号，分别通过相邻的所述观测装置、所述中转装置到达所述数据处理装置的声信号的时间和；获取所述中转装置发射声信号，到达其中一个所述观测装置，并经过该观测装置分别传递到所述中转装置、所述数据处理装置的时间和；步骤s150、通过计算得到所述中转装置发射声信号传递到多个所述观测装置的时间；步骤s160、通过计算得到多个相邻的所述观测装置之间的声信号传递时间。7.根据权利要求5所述的观测方法，其特征在于，所述步骤s200通过层析海洋环境参数
三维反演法求解待观测海域内所述数据处理装置与所述中转装置之间、多个所述观测装置之间、多个所述观测装置与所述中转装置之间的声音传播速度。8.根据权利要求7所述的观测方法，其特征在于，所述步骤s200具体包括如下步骤：步骤s210、通过垂直层析得到基于声信号的多个声线断面的平均声速剖面；步骤s220、在所述平均声速剖面内进行水平层析；步骤s230、通过水平层析，计算出待观测海域内所述数据处理装置与所述中转装置之间、多个所述观测装置之间、多个所述观测装置与所述中转装置之间的声音传播速度。9.根据权利要求8所述的观测方法，其特征在于，所述步骤s210具体包括如下步骤：步骤s211、通过模拟仿真的多途传播声线去识别实际观测到的多峰值声信号；步骤s212、基于所观测的多峰值声信号并针对声线之间的传播路径不同，建立温度场的垂直二维层析反演模型；步骤s213、基于所建立的垂直二维层析反演模型并通过垂直层析得到基于声信号的多个声线断面的平均声速剖面。10.根据权利要求8所述的观测方法，其特征在于，所述步骤s230具体包含如下步骤：步骤s231、把垂直层析的结果作为虚拟的水平声层析数据，进行水平二维求解；步骤s232、通过计算得出待观测海域内所述数据处理装置与所述中转装置之间、多个所述观测装置之间、多个所述观测装置与所述中转装置之间的声音传播速度。

技术总结
一种海洋环境组网观测系统，包括：数据处理装置、中转装置和多个观测装置；数据处理装置布设在待观测海域的沿岸上，中转装置和多个观测装置布设在待观测的海域内且三者之间通过GPS进行时间同步；观测装置用于收发其他的所述观测装置和所述中转装置的声信号；中转装置用于收发多个观测装置和数据处理装置的声信号；数据处理装置用于收发中转装置的声信号，数据处理装置能通过层析方法对声信号进行数据处理，并形成三维声速场。本发明通过添加中转装置可以实时将各个观测装置的数据传输给数据处理装置，实现海洋参数的实时观测，减少了系统处理的数据量并且降低系统功耗，简化了系统结构，提高了系统稳定性。提高了系统稳定性。提高了系统稳定性。


技术研发人员：唐宇 黄德翼 梁迅 柳祚前 甘地 胥晓 王琴 冯蕾 杨子军
受保护的技术使用者：长沙军民先进技术研究有限公司
技术研发日：2022.04.27
技术公布日：2022/7/29