(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210628835.6 (22)申请日 2022.06.06 (71)申请人 中国船舶集团有限公司系统工程研 究院 地址 100094 北京市海淀区丰贤东路1号 (72)发明人 张立琛　张驰　李鋆　张朝金　 吴浩晨　闫孝伟　何元安　韦正现　 (74)专利代理 机构 中国船舶专利中心 1 1026 专利代理师 温振宁 (51)Int.Cl. G01H 3/00(2006.01) G01C 13/00(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种多源声学大数据融合的水声探测效能 评估系统 (57)摘要 本发明实施例提供一种多源声学大数据融 合的水声探测效能评估系统， 包括测量传感分系 统， 用以实时监测和采集试验海区至少包括温 度、 盐度、 深度和环境噪声的实时环境参数数据； 外部历史数据接入模块， 用以接入历史海洋环境 数据库中的历史数据及其他模型的预测输出信 息， 将历史数据和实测数据输入到海洋模式中， 对海洋的温盐场分布进行预报； 信号处理分系 统， 用以对获取的实时环境参数数据和历史数据 进行管理， 通过分析实现海洋温盐场分布的预 报， 对比预报和实测数据实现动态海洋环境中声 场不确定性的统计计算和算法， 进行探测效 能评 估， 提出系统参数的优化 建议； 显示控制分系统， 用以进行人机交互， 实现系统参数配置和输出结 果显示。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 115248075 A 2022.10.28 CN 115248075 A 1.一种多源声学 大数据融合的水声探测效能评估系统， 其特 征在于， 包括： 测量传感分系统， 其用以实时监测和采集试验海区至少包括温度、 盐度、 深度和环境噪 声的海洋环境 参数， 提供实时环境 参数数据； 外部历史数据接入模块， 其用以接入历史海洋环境数据库中的历史数据以及至少包括 气象模型 的其他模型 的预测输出信息， 将历史数据和实测数据输入到海洋模式中， 进而对 海洋的温盐场分布进行 预报； 信号处理分系统， 其用以对获取所述实时环境参数数据和所述历史数据进行管理， 并 通过分析实现海洋温盐场分布的预报， 对比预报和实测数据实现动态海洋环境中声场不确 定性的统计 计算和算法， 进行探测效能评估， 提出系统参数的优化建议； 显示控制分系统， 其用以进行 人机交互， 实现系统参数配置和输出 结果显示。 2.根据权利要求1所述的多源声学 大数据融合的水声探测效能评估系统， 其特 征在于， 所述测量传感分系统至少包括温盐深仪、 环境噪声监测、 以及用以监测至少包括水通 量、 热通量和风应力的海洋环境 参数的其 他水文监测设备。 3.根据权利要求2所述的多源声学 大数据融合的水声探测效能评估系统， 其特 征在于， 所述信号处理分系统包括数据服务模块， 包括数据采集卡和硬件接口单元， 用以获取 所述实时环境参数数据， 并以与所述历史数据相同的数据格式进行存储， 将整理后的实时 监测数据和历史接入数据提供 给声场预报模块， 以为后续 算法实现提供 数据支撑 。 4.根据权利要求3所述的多源声学 大数据融合的水声探测效能评估系统， 其特 征在于， 所述信号处理分系统还包括声场预报模块， 其通过对实时环境参数数据和历史数据分 析实现海洋温盐场分布的预报， 通过声场建模得到海洋声场分布与声传播损失估计， 对比 预报和实测数据实现动态海洋环境中声场不确定性的统计 计算。 5.根据权利要求 4所述的多源声学 大数据融合的水声探测效能评估系统， 其特 征在于， 所述信号处理分系统还包括系统建模模块， 其用以对动结合和静结合的水下融合探测 系统进行声学性能建模， 进行至少包括声阵列空间增 益计算、 主被动探测信号处理算法增 益计算以及检测算法和检测阈值的设计。 6.根据权利要求5所述的多源声学 大数据融合的水声探测效能评估系统， 其特 征在于， 所述信号处理分系统还包括效能评估模块， 其用以综合声场预报模块和系统建模模块 的计算结果， 实时估计并预报融合探测系统的探测距离和范围， 并进 行探测效能评估， 进而 提出系统参数的优化建议。 7.根据权利要求6所述的多源声学大数据融合的水声探测效能评估系统， 其特征在于， 所述显示控制分系统包括： 参数配置模块， 其用以对系统声学参数进行配置， 实现至少包括典型目标和实时/预报 的功能选择； 输出显示模块， 其用以给出声场分布预报图、 声场 不确定性表征， 融合系统探测距离的 预报结果， 根据系统需求和效能评估结果对比分析， 给 出合理的参数优化建议。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115248075 A 2一种多源声学大数据融合的水声探测效能评估系统 技术领域 [0001]本发明涉及水声探测技术领域， 特别涉及 一种多源声学大数据融合的水声探测效 能评估系统。 背景技术 [0002]海洋环境的时空变异性、 非均匀性对声学探测影响非常大， 会导致声学探测的性 能也呈现出空 ‑时‑频变化效应， 主要体现在对水声目标的探测距离上， 同一探测设备在不 同季节和水文条件下 的探测距离可能会相 差几十公里。 然而， 海洋环境的动态特性是可以 预测的， 通过对海洋声场环境的预测分析， 研究如何实现声学探测系统实际探测能力的评 估和预测， 并指导探测系统配置和工作参数优化， 一 直是水声探测效能评估领域的难题。 [0003]传统的水声探测效能评估系统是以历史数据为主， 再附加一些离散实测数据进行 探测性分析， 缺少对 未来几天水文环 境变化的性能预报， 给出探测效能预报结果， 并且给出 的实时评估或预报结果采用定量描述方式， 缺少对环境 不确定度的表征。 发明内容 [0004]本发明实施例提供了一种多源声学大数据融合的水声探测效能评估系统， 建立海 洋声场预报模型和声场变化特性统计模型， 通过获取实时测量海洋环境数据， 在已建的模 型上对试验海区的声场环境进 行实时分析和预报， 模拟多源声学信息融合探测系统的功能 性能， 研究融合探测效能评估方法， 对多源声学融合探测系统的实时探测能力进行评估。 [0005]本发明实施例提供一种多源声学 大数据融合的水声探测效能评估系统， 包括： [0006]测量传感分系统， 其用以实时监测和采集试验海区至少包括温度、 盐度、 深度和环 境噪声的海洋环境 参数， 提供实时环境 参数数据； [0007]外部历史数据 接入模块， 其用以接入历史海洋环境数据库中的历史数据以及至少 包括气象模型 的其他模型 的预测输出信息， 将历史数据和实测数据输入到海洋模式中， 进 而对海洋的温盐场分布进行 预报； [0008]信号处理分系统， 其用以对获取所述实时环境参数数据和所述历史数据进行管 理， 并通过分析实现海洋温盐场分布的预报， 对比预报和实测数据实现动态海洋环境中声 场不确定性的统计 计算和算法， 进行探测效能评估， 提出系统参数的优化建议； [0009]显示控制分系统， 其用以进行 人机交互， 实现系统参数配置和输出 结果显示。 [0010]在本发明的一些实施例中， 所述测量传感分系统至少包括温盐深仪、 环境噪声监 测、 以及用以监测至少包括水通 量、 热通量和风应力的海洋环境 参数的其 他水文监测设备。 [0011]在本发明的一些实施例中， 所述信号处理分系统包括数据服务模块， 包括数据采 集卡和硬件接口单元， 用以获取所述实时环境参数数据， 并以与所述历史数据相同的数据 格式进行存储， 将整理后的实时监测数据和历史接入数据提供给声场预报模块， 以为后续 算法实现提供 数据支撑 。 [0012]在本发明的一些实施例中， 所述信号处理分系统还包括声场预报模块， 其通过对说　明　书 1/4 页 3 CN 115248075 A 3