海洋水下声探测信号的类型与探析
水下声呐信号的处理与分析
水下声呐信号的处理与分析水下声呐是一种传感器，可以用来探测水中物体并获取其位置、形状、速度等信息。
它广泛用于海洋资源开发、水下油气勘探、水下防卫等领域。
为了利用水下声呐获取的数据更好地帮助我们了解水下环境与目标，水下声呐信号的处理与分析显得尤为重要。
声呐通常采用的是声脉冲法。
当声波在水中传播时，由于水的密度、温度等因素的影响，声波会发生衍射和散射，造成信号干扰和失真。
为了克服这些问题，我们需要进行声呐信号的处理与分析。
首先，我们需要对声呐信号进行滤波处理。
滤波可以去除非本体信号，使真正的目标信号更突出。
常用的滤波方法包括低通滤波、高通滤波、带通滤波等。
低通滤波可以将高频成分去掉，保留低频信号，用于识别目标的形状和位置；高通滤波则可以去掉低频成分，突出高频信号，用于识别目标的强度和速度；带通滤波可以在一定的频带内保留信号，而将其余信号去掉。
其次，我们需要对声呐信号进行分析。
声呐信号的分析可以用于提取目标的特征信息，如目标的形状、大小、材料等。
常用的声呐信号分析方法包括FFT分析、小波分析、时频分析等。
FFT分析可以将信号从时域转换到频域，以便更好地研究信号的频谱结构；小波分析则可以分析信号的局部频谱结构，用于提取目标的形状特征；时频分析可以分析信号在时间和频率上的变化，用于提取目标的运动信息。
最后，我们需要对声呐信号进行图像化处理。
声呐信号的图像化处理可以直观显示目标的形状、位置、速度等信息。
常用的声呐信号图像处理方法包括三维成像、等高线图、水声图等。
三维成像可以将声呐信号转化为三维图像，直观显示目标的形状和位置；等高线图可以将声呐信号转化为二维高度图，用于显示目标的形状和位置；水声图则可以将声呐信号转化为彩色图像，用于显示目标的形状、材料等信息。
总之，水下声呐信号的处理与分析是探测水中目标的重要手段，可以帮助我们了解水下环境，开展海洋资源开发、水下油气勘探等工作。
随着传感器技术的不断发展，声呐信号的处理与分析方法也在不断地更新和完善。
水声探测中的信号分类与识别技术
水声探测中的信号分类与识别技术在广阔的海洋世界中，水声探测就如同我们在黑暗中寻找光明的眼睛。
而在这一过程中，信号分类与识别技术则是关键的核心，它能够帮助我们从复杂的水声环境中提取有价值的信息，为海洋探索、资源开发、国防安全等众多领域提供重要的支持。
水声探测中的信号可以说是五花八门，多种多样。
有的像轻柔的低语，有的像猛烈的咆哮，有的持续而稳定，有的则短暂而急促。
要对这些纷繁复杂的信号进行准确分类和识别，可不是一件容易的事情。
首先，让我们来了解一下水声信号的特点。
水声信号在传播过程中会受到多种因素的影响，比如海洋的温度、盐度、深度，以及海底的地形、障碍物等等。
这就导致水声信号在传播过程中会发生折射、反射、散射等现象，使得接收到的信号变得复杂而模糊。
为了应对这种情况，科学家们想出了各种各样的方法来对水声信号进行分类和识别。
其中一种常用的方法是基于特征提取的技术。
这就好比我们通过观察一个人的眼睛、鼻子、嘴巴等特征来识别他的身份一样，对于水声信号，我们也可以提取一些特定的特征，比如频率、幅度、相位、持续时间等等。
通过对这些特征的分析和比较，我们就能够对不同类型的信号进行分类。
在特征提取的过程中，我们需要使用一些数学工具和算法，比如傅里叶变换、小波变换等等。
这些工具能够帮助我们将复杂的时域信号转换到频域或者其他域中，从而更方便地提取出有用的特征。
除了特征提取，模式识别技术也是水声信号分类与识别中的重要手段。
常见的模式识别方法有决策树、支持向量机、神经网络等等。
以神经网络为例，它就像是一个拥有无数个神经元的大脑，通过对大量的训练数据进行学习，它能够逐渐掌握不同类型水声信号的特征和规律，从而实现对未知信号的准确分类和识别。
然而，在实际应用中，水声探测中的信号分类与识别技术还面临着许多挑战。
比如，海洋环境的复杂性和不确定性会导致信号的特征发生变化，这就给特征提取和模式识别带来了困难。
此外，噪声的干扰也是一个不容忽视的问题。
声呐测海底深度的原理
声呐测海底深度的原理声呐（Sonar）是一种利用声波在水中传播和回波特性测量海底深度的技术工具。
声呐系统通过发射声波信号并记录回波信号的时间延迟和强度，从而确定海底的深度和地形。
声呐测量海底深度的原理如下：1. 声波发射：声呐系统首先通过特定的发射器产生一系列高频声波信号。
这些声波信号经过放大和调整后，以方波或脉冲信号的形式被发射到水中。
2. 声波传播：一旦声波信号进入水中，它会沿直线或曲线路径传播。
声波在水中传播的速度大约是每秒1500米。
3. 声波反射：当声波信号遇到水下物体时，例如海底地形、岩石或潜艇，它们会引起声波的反射。
这些反射的声波信号也称为回波。
4. 回波接收：声呐系统中的接收器探测并接收到回波信号。
接收器将回波信号的强度和延迟时间转换成电信号。
5. 数据分析：接收到的回波信号由声呐系统中的计算机进行处理和分析。
通过比较发射声波信号与接收到的回波信号之间的时间差，计算出声波信号传播的时间，从而推算出水中物体与声呐的距离。
6. 海底测深：声呐系统中的计算机根据回波信号的强度和延迟时间，计算出声波信号从发射到接收所需的时间。
利用声波在水中传播的速度，可以将时间换算成海底的深度。
7. 数据显示：测量结果可以在声呐系统的控制面板上实时显示。
通过声呐系统的显示屏，操作人员可以实时监测和记录海底深度。
声呐测量海底深度的原理基于声波在水中的传播和回波特性。
通过发射声波信号和接收回波信号，声呐系统能够快速、准确地测量海底深度和地形。
这种测量方法在海洋勘探、海底地形测绘、航海导航、渔业资源调查等领域具有广泛的应用。
物理海洋学中的海洋声学信号处理与分析研究
物理海洋学中的海洋声学信号处理与分析研究在物理海洋学领域中，海洋声学作为一门重要的研究领域，主要研究海洋中的声波传播、声学信号处理和分析等方面的问题。
本文将介绍一些海洋声学信号处理与分析的基本原理和方法，以及在物理海洋学研究中的应用。
一、声学信号的特点与获取方法声学信号是海洋中的声波在传播过程中所携带的信息，它具有一系列的特点：频率范围广、传播距离远、传播路径复杂等。
为了获取海洋声学信号，研究人员通常通过水下观测装置、声学探测器等设备进行采集。
这些设备可以将声波转化为电信号，再通过合适的装置对信号进行放大和提取。
二、海洋声学信号处理的基本原理在海洋声学信号处理过程中，为了更好地对声学信号进行分析，需要进行一系列的处理和修正。
首先，对信号进行滤波处理，去除不需要的噪声干扰；然后，使用数字滤波器对信号进行滤波，提取感兴趣的频率分量；接着，通过时频分析方法来分析声学信号的主要频率成分和能量分布；最后，对信号进行解调和调制，以获取更多有用的信息。
三、常用的海洋声学信号处理方法1. 波形滤波波形滤波是一种基本的信号处理方法，通过调整滤波器的参数，可以选择性地滤除信号中的噪声干扰，保留主要的信号成分。
2. 快速傅里叶变换（FFT）快速傅里叶变换是一种常用的时频分析方法，可以将信号由时域转换到频域，得到信号的频谱特征，进而对信号的频率成分进行分析和提取。
3. 短时傅里叶变换（STFT）短时傅里叶变换是一种时频分析方法，它将信号分为多个时窗，对每个时窗内的信号进行傅里叶变换，得到每个时窗的频谱特征，从而分析信号在时间和频率上的变化情况。
4. 小波变换小波变换是一种常用的信号分析方法，它可以同时提供信号在时间和频率上的信息，对信号的瞬态特征有较好的描述。
四、海洋声学信号处理与分析的应用1. 海洋生物学研究海洋声学信号处理与分析在海洋生物学研究中有重要的应用。
例如，通过对海洋中的声音信号进行处理与分析，可以了解海洋生物的分布、迁徙、繁殖等行为。
海洋水下声探测信号的分类与分析
海洋水下声探测信号的分类与分析文洪涛;杨燕明;周鸿涛;刘贞文;郑凌虹【期刊名称】《应用海洋学学报》【年(卷),期】2015(000)002【摘要】水下声探测是外国调查船和水下文物盗捞船进行非法调查和探测的主要技术手段，根据信号的主要声特征，对海洋水下声探测信号进行分类，分为宽带中、低频信号和窄带高频信号。
在福建兴化湾海域采集了浅地层剖面仪信号、电火花声源信号、侧扫声纳信号和单频测深信号4种代表性的海洋水下声探测信号，根据声特征分析给出了对应的分类，其中：浅地层剖面仪信号为信号类型确定的中、低频信号；电火花声源信号为宽带脉冲中、低频信号；侧扫声纳信号和单频测深信号为窄带高频信号。
通过对4种实测声探测数据的分析研究，给出了对应类型的海洋水下声探测信号的分析、提取方法，其中：信号类型确定的中低信号和窄带高频信号在初步的时、频分析基础上，可通过带通滤波提取；宽带脉冲中、低频信号在初步的时、频分析基础上，可尝试通过小波尺度相关滤波的方法提取。
结合已知的水下声探测信号的主要声特征，实现对采集的海洋水下声探测信号的识别。
%Underwater acoustic detection was an important technique used in illegal survey and detection by foreign survey ships and by ships of underwater cultural relics.The ocean underwater acoustic detection signals were classi-fied according to the acoustic characteristics of signals.It was divided into broadband middle and low frequency sig-nals and narrowband high frequency signals.Four representative ocean underwater acoustic detection signals of sub-bottom profiler signal,spark soundsource signal,side scan sonar signal and single frequency bathymetric signal had been measured in Xinghua Bay,Fujian Province,according the acoustic characteristics and their corresponding classification had been given.Among them,the sub-bottom profile signal was the middle and low frequency signal and its signal type was determined.The spark sound source signal was also the middle and low frequency signal but its signal type was broadband pulse.The side scan sonar signal and single frequency bathymetric signal were nar-rowband high frequency signal.Through the analysis of 4 groups of measured acoustic detection data,the analysis and extracted methods of corresponding types of ocean underwater acoustic detection signals had been given.Among them,the middle and low frequency signal which its signal type was determined and narrowband high frequency sig-nal can be extracted by band-pass filtering based on time-frequency analysis,the broadband pulse middle and low frequency signal can be tested and extracted by wavelet scale correlation filtering method based on time-frequency bined with the acoustic characteristics of the known underwater acoustic detection signals,the meas-ured ocean underwater acoustic detection signals can be identified.【总页数】7页(P272-278)【作者】文洪涛;杨燕明;周鸿涛;刘贞文;郑凌虹【作者单位】国家海洋局第三海洋研究所，福建厦门 361005;国家海洋局第三海洋研究所，福建厦门 361005;国家海洋局第三海洋研究所，福建厦门 361005;国家海洋局海岛研究中心，福建平潭 350400;国家海洋局第三海洋研究所，福建厦门 361005【正文语种】中文【中图分类】P733.2【相关文献】1.激光致声探测水下目标分析 [J], 曹博文;龚杭;汲壮;严一民2.水下探测中目标的回波信号研究与分析 [J], 钟晓春;江飞;袁茂钱3.海洋水下声探测信号的分类与分析 [J], 文洪涛;杨燕明;周鸿涛;刘贞文;郑凌虹;4.基于波束计算的水下声学探测设备声兼容传播过程分析 [J], 冯雪磊;葛锡云;周宏坤;魏柠阳5.组合chirp信号在水下声基站定位信号冲突避免中的应用研究 [J], 邱念庭;陈胜利;袁飞;程恩因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
声学信号在水下环境中的特征分析
声学信号在水下环境中的特征分析嘿，咱们今天来聊聊一个挺有意思的话题——声学信号在水下环境中的特征。
你有没有想过，当声音在水下传播时，会发生什么奇妙的变化？就像有一次我去潜水，当我潜入水中，周围的声音瞬间变得不一样了。
原本在水面上清晰可闻的鸟鸣声、风声，一下子都变得模糊不清，仿佛被一层神秘的面纱遮住了。
而在水下，我能听到一些独特的声音，比如水流的潺潺声，还有鱼儿游动时发出的细微声响。
咱们先来说说声学信号在水下传播的速度。
和在空气中相比，声音在水下跑得可快多啦！这是因为水的密度比空气大得多，就好像声音在一条宽敞的高速公路上飞奔。
但这速度可不是一成不变的哦，水温、水压还有水的盐度都会影响它。
比如说，在寒冷的深海水域，声音传播的速度就会比温暖的浅海要慢一些。
再看看声学信号在水下的衰减情况。
这就好比声音在水下跑马拉松，跑着跑着就累得没力气了。
水会吸收声音的能量，让声音逐渐变弱。
而且，频率越高的声音，衰减得就越快。
这也是为什么在水下，低频的声音往往能传播得更远。
还有啊，水下环境中的各种障碍物和不均匀介质，也会让声学信号变得七扭八歪。
就像我那次潜水，遇到一片珊瑚礁，声音在经过这里的时候，明显变得杂乱无章，就好像迷路的孩子找不到回家的路。
另外，水下的声学信号还容易受到散射的影响。
这就好比一束光被镜子反射得四处都是，声音也会被水中的微小颗粒、气泡和浮游生物散射开来。
有时候，你听到的声音好像从四面八方传来，让你分不清到底是从哪儿发出来的。
声学信号在水下的这些特征，对于水下通信、海洋探测和生物研究都有着至关重要的意义。
比如说，潜艇要靠声学信号来探测敌人和与友方沟通，如果不了解这些特征，那可就麻烦大了。
海洋科学家们也通过研究声学信号来了解海洋生物的行为和生态环境。
总之，声学信号在水下环境中的特征是一个充满神秘和趣味的领域。
下次当你有机会接触到大海，不妨静下心来，听听那隐藏在水下的奇妙声音世界，感受声学信号的独特魅力。
怎么样，是不是觉得水下的声学世界很神奇？。
海洋生物的声音交流揭秘它们的声音信号与意义
海洋生物的声音交流揭秘它们的声音信号与意义海洋生物的声音交流揭秘：它们的声音信号与意义声音在海洋中是一种重要的交流方式，许多海洋生物通过声音来传递信息和交互。
这些声音信号在水中能够传播得更远，同时也具有高度的特异性。
本文将探索海洋生物的声音交流，揭秘它们的声音信号与意义。
一、声音信号的来源海洋生物的声音信号来自于它们身体的不同部位，包括呼吸器官、鳍、鳞片等。
这些声音信号可以分为两种主要类型：生理声和行为声。
1. 生理声生理声是由海洋生物的生理活动产生的声音信号，主要来自于它们的呼吸、饮食和运动等过程。
例如，鲸鱼的喷气声是它们呼吸时排出的气体产生的，而海豚的鸣叫声则是它们用来呼唤和定位的。
2. 行为声行为声是海洋生物为了交流和各种行为目的而发出的声音信号。
这些行为包括求偶、警戒、猎食、领地争夺等。
例如，海豚之间的哨声是它们组织群体行动和保持联系的方式，而海狮的咆哮声则是它们用来宣示领地和警示敌人的。
二、声音信号的意义海洋生物的声音信号具有多种意义，它们通过声音交流传递重要的信息和行为意图。
以下是其中几个常见的意义：1. 社交交流许多海洋生物通过声音信号进行社交交流，以维持群体的联系和协作。
例如，鲸鱼的歌声被认为是求偶和社交交流的一种方式，它们通过歌声来吸引异性和显示自己的健康状态。
2. 领地宣示一些海洋生物通过声音信号来宣示自己的领地，并警告其他个体不要侵犯。
例如，鲨鱼通过低沉的咆哮声来宣示自己的领地，并警示其他鲨鱼离开。
3. 求偶行为声音信号在海洋生物的求偶过程中起到重要的作用。
例如，海豚通过吱吱声来吸引异性，并展示自己的健康和能力。
这些声音信号可以帮助它们找到合适的伴侣并进行繁殖。
4. 猎食行为海洋生物的声音信号也可以用于猎食。
例如，抹香鲸通过敲击头部产生的声音来定位猎物，帮助它们追踪并捕捉到海洋中的猎物。
5. 警戒与防御海洋生物的声音信号可以用于警戒和防御。
例如，海豹的咆哮声可以用来警告其他动物不要靠近，而章鱼通过喷射水柱产生声音来吓退潜在的掠食者。
海洋水下声探测信号的分类与分析
动 的初 步 识别 ．
目前 ， 水 下 声 探 测设 备 种 类 多 ， 数量大， 已 广 泛 用于 海洋 的水 下 探 测 和 调 查 研 究 ¨ ， 例 如 海 洋 的 工程 地质 勘探 、 海 底地 形地 貌测 量等 ． 但 水下 声探 测 也是 外 国调查 船 和水 下文 物盗 捞船进 行 非法 调查 和
高频信 号． 通 过 对 ４种 实测 声探 测 数 据 的 分 析研 究 ， 给 出 了对 应 类 型 的 海 洋 水下 声探 测信 号 的分
析、 提取 方法 ， 其中： 信 号类 型确 定的 中低信 号 和 窄带 高频 信 号在 初 步 的 时 、 频 分析 基 础 上 ， 可 通过 带通 滤波提 取 ； 宽 带脉 冲 中、 低 频信 号 在初 步 的时 、 频分 析基 础上 ， 可 尝试 通过 小 波尺度 相 关滤 波的 方法提 取 ． 结合 已知 的 水下 声探 测信 号的 主要 声特征 ， 实现 对采 集的 海 洋水下 声探 测信 号 的识 别． 关键词 ： 海 洋声 学 ； 水下 声探测 ； 信号 ； 声特 征 ； 分类 ； 识别； 小波 变换 ； 尺 度相 关
的主要 声特 征 ， 对 海洋 水下 声探 测信 号进行 分 类 ， 分 为 宽带 中、 低 频信 号和 窄 带高频 信号 ． 在福 建 兴 化 湾 海域采 集 了浅地 层剖 面仪 信 号 、 电火花 声 源信 号 、 侧 扫 声纳信 号和 单频 测 深信 号 ４种 代表 性 的 海 洋水 下声探 测信号 ， 根 据 声特 征 分析 给 出了对应 的 分类 ， 其 中： 浅地 层 剖 面仪信 号 为信 号 类 型确 定 的 中、 低频 信 号 ； 电 火花 声 源信 号 为宽带 脉 冲 中、 低 频信 号 ； 侧 扫 声 纳信 号和单 频 测深信 号 为 窄带
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
海洋水下声探测信号的类型与探析发布时间:2016-05-21编辑：张莉手机版水下声探测设备的声源特性不同，其声探测信号的分析方法也不同，下面是小编搜集的一篇相关论文范文，欢迎阅读参考。
随着人类文明的发展，海洋的战略地位日益突显，各国积极开发利用海洋资源和空间，采用各种手段对海洋的水下环境进行探测。
声波是目前在海洋中唯一能够进行远距离传播的能量形式，因此，在众多的海洋水下探测设备中，声波探测是其主要使用的技术手段。
目前，水下声探测设备种类多，数量大，已广泛用于海洋的水下探测和调查研究[1-8],例如海洋的工程地质勘探、海底地形地貌测量等。
但水下声探测也是外国调查船和水下文物盗捞船进行非法调查和水下文物探测、定位的主要技术手段，这些海洋水下声探测活动可以通过探测信号的接收声特征进行区分，因此，开展海洋水下声探测信号的采集研究对非法调查的监视取证和水下文物保护具有重要意义。
在海洋声学中，水声信号处理的研究驱动主要来自军事需求，重点关注水下目标的辐射噪声特性、水下目标的声回波特性、水下声场的信息获取与处理等[9-14],另外，一些海洋生物的发声特性也因其军事和海洋生态效应逐渐被关注[15-18],对于水下声探测设备发射声信号的分类、被动采集、分析和识别方面的研究则极少，一直以来，人们主要关注水下声探测设备在海洋调查和海洋工程勘探中的使用[1-8],即强调发射声信号对海洋环境的主动探测过程。
目前，关于海洋水下声探测信号的分析研究方面，有基于希尔伯特黄变换的 C-BOOM 浅剖信号分析，通过集合经验模态分解，实现对未知频带的 C-BOOM 浅剖信号的滤波[19]; 还有对多波束测深仪与侧扫声纳信号回波检测技术的分析，从理论上给出了两种仪器的海底回波信号检测方法[20]. 本文则立足实际海洋工程作业过程中对海洋水下声探测信号的被动测量，在未知作业设备目标信息的条件下，实现对海上测量数据的分析、提取，结合对已知的水下声探测设备信号声特征的分类，来实现对海洋水下声探测活动的初步识别。
水下声探测设备的生产厂家或研制人员均会给出设备一些主要的技术参数，包括声学特性参数。
但海洋是一个随机时变、空变的复杂声信道[21],水下声探测设备的发射声信号经海洋这个水声信道调制后会产生畸变和信息损失，并受到海洋中其他声信号的干扰，导致接收的水下声探测信号无法直接区分、识别。
因此，本文依据设备给出的声信号的频带范围对主要的海洋水下声探测信号进行分类，给出各类水下声探测信号的主要声特征; 采集了 4 种代表性的海洋水下声探测信号，通过对 4 种实测的海洋水下声探测信号数据的分析、研究，给出了对应类型的海洋水下声探测信号的常规分析方法; 根据已知的水下声探测信号的声特征实现对分析目标信号的识别。
1、海洋水下声探测信号分类外国调查船、水下文物盗捞船所使用的主要水下声探测装备中，会根据应用类型不同选择不同的声源和声信号，而根据声源及声信号所使用的频段大致可分为两大类---宽带中低频声源和窄带( 单频或双频为主) 高频声源。
浅地层剖面测量、海底地震测量、水声场测量等主要使用宽带中低频声源进行探测，其使用的中低频声源有电火花声源、枪震源( 包括气枪、水枪、蒸汽枪和枪阵等) 、炸药震源、剖面仪和 BOOMER 震源等[1-6]. 其中浅地层剖面测量使用的频率相对较高，且信号类型确知，目前各型浅地层剖面仪的声源频率主要在几百 Hz 到十几 kHz; 枪震源和炸药震源的主能量频率最低，一般在几十 Hz 到几百 Hz,为宽带脉冲信号; 电火花声源和 BOOMER 震源的主能量区则一般在几十 Hz 到几 kHz,也是宽带脉冲信号。
多波束海底地形测量、侧扫声纳测量及测深侧扫声纳测量等地形地貌测量设备主要使用窄带( 以单频或双频为主) 高频声源，信号类型确知，为高频短脉冲信号，其换能器探头工作频段主要在几十kHz 到几百 kHz[6-8].2、海洋水下声探测信号分析水下声探测设备的声源特性不同，其声探测信号的分析方法也不同。
对于宽带中低频声探测信号，易受船舶辐射噪声、风雨噪声等海洋环境背景噪声的干扰，需从时域、频域、时频域或空域等采用多种方法进行分析和识别。
对于窄带( 单频或双频为主)高频声探测信号，其声信号频率高，信号形式稳定，抗干扰能力较强，在功率谱分析的基础上，采用传统的频域滤波方法就可分析、识别。
本研究将分别以两类声探测信号中的典型信号为例，探讨两类信号的分析、识别和提取方法。
下面首先对声探测信号数据的来源与海上实验测量情况进行简要介绍。
2. 1 海上实验简介利用地质部门进行海上地质工程勘探的机会，项目组人员对地质工程勘探过程中发射的海洋水下声探测信号进行了采集。
采集的声探测信号类型有浅地层剖面仪信号、电火花声源信号、双频侧扫声纳信号和单频测深信号。
实验地点在福建省莆田市秀屿区外的兴化湾海域，测量时水深约 6 m,天气晴朗，海况 2级左右。
测量的过程中收发同船，测量仪器的连接及船上的收发位置如图1、2 所示：图 1 中，水下声探测信号发声后经海底海面反射，由 RESON-TC4014 水听器接收，转化为电信号送入滤波调理放大器( SR640) ,最后送入数据采集存储系统( NI6122 高频水声信号采集卡) . 考虑到SR640 带宽不够，在采集窄带高频信号时将其设置为直通。
图 2 中，船舶发动机位于各水下声探测信号和接收水听器之间。
电火花声源距接收水听器约 16m,船舶发动机距接收水听器约 5 m. 测深仪距接收水听器约 5 m,侧扫声纳距接收水听器约 8 m,浅地层剖面仪距接收水听器约 8 m. 整个实验测量过程中均有船舶发动机噪声干扰。
2. 2 宽带中低频声探测信号分析出海采集了宽带中低频声探测信号中的浅地层剖面仪信号和电火花声源信号。
浅地层剖面仪以强指向性指向海底，因此采集到的浅剖信号波形主要是海底海面反射信号; 电火花声源无指向性，但实验海域水深仅6 m,收发距离16 m,因此采集到的电火花声源信号波形应是直达波和海底海面反射信号的叠加。
虽然有干扰，但从图 3 中可以看到似乎存在一个周期性发射的信号。
从图 4 中可以看出浅地层剖面仪信号主要在几 kHz 到十几 kHz 范围，将图 4 横坐标放大后可以确定浅地层剖面仪信号的主能量区约在2 ~12 kHz. 为此将含噪原始信号进行 1. 2 ~14. 0 kHz 的带通滤波，带通滤波后的时域波形如图5、6 所示。
从图 5 中可以看出，经带通滤波后干扰噪声大大减少。
图 6 为浅地层剖面仪信号经带通滤波后的单个时域波形样本，从图中可以看出明显的信号疏密变化，这是典型的线性扫频调制特征。
因此，分析结果无论是从频域( 图 4) 还是从时域( 图 6) 上来判断，均与已知的浅地层剖面仪信号特征是一致的。
电火花声源原始测量信号的时域波形和时频分析分别如图 7、8 所示。
从图 7 的时域图中可以看到干扰，但也存在一个周期性发射的信号。
从图 8 的时频分析中可以知道电火花声源信号是宽频带信号，但采集的含噪信号中，在 5 kHz 以下和 16 kHz 附近存在强干扰。
由文献[22]可知，电火花声源信号的主能量区一般在几百 Hz 到几 kHz,因此，对于 5 kHz 以下的强干扰无法通过频域滤波的方法滤除。
由图 7 可知，时域的幅度滤波方法也不可行。
针对这类特殊的信号提取问题，需从空域角度分析，采用小波尺度相关滤波及其改进算法[23]进行处理，有效的提取了电火花声源信号。
尺度相关滤波后的信号时域波形及时、频分析如图 9、10 所示。
从图中可以看出，经小波尺度相关滤波后，5kHz 以下和 16 kHz 附近的强干扰得到了有效抑制，仅在信号间隔期内存在少量干扰。
2. 3 窄带高频声探测信号分析出海采集的窄带高频声探测信号中包含单频的测深信号和双频的侧扫声纳信号。
测深仪和侧扫声纳均具有强指向性，因此，接收信号不是直达波，而是海底或者海底海面的多次反射信号，相比初始样本信号会有一定的畸变。
接收信号的时域波形和功率谱分析分别如图 11、12 所示。
由于低频的背景干扰幅度较大，无法从图 11中辨识信号的存在。
从图 12 的功率谱分析中可以看出，在 135 kHz 和 205 kHz 附近存在两个强频谱峰值。
为此，对图 11 的时域信号分两次进行带通滤波，通频带分别为： 110 ~150 kHz 和 195 ~215 kHz,得到的时域波形如图 13、14 所示。
从时域上看，图 13、14 均存在周期性的发射信号。
已知所用的侧扫声纳为 KLEIN SYSTEM 3000,通过查阅该设备的出厂参数可知其信号频率为 132、445 kHz. 本次实验数据采集设备的最大采样频率为 500 kHz,且滤波调理放大器 SR640 的带宽不够，在采集窄带高频信号时设为直通，所以对于 445kHz 的信号会出现欠采样，在此不予讨论。
因此，图13 带通滤波后得到的应是 132 kHz 的侧扫声纳信号。
已知所用的测深仪为 HY1600,查阅该设备的出厂参数可知其信号频率为208 kHz,因此，图14 带通滤波后得到的应是 208 kHz 的测深仪信号。
3、结语本研究根据水下声探测信号的主要声特征，对主要海洋水下声探测信号进行了分类，并分为宽带中、低频信号和窄带高频信号，其中宽带中、低频信号又可分为信号类型确定的中、低频信号和宽带脉冲中、低频信号。
在福建兴化湾海域采集了浅地层剖面仪信号、电火花声源信号、侧扫声纳信号和单频测深信号4 种典型的海洋水下声探测活动信号样本，并进行了分析、提取，得到如下结论：(1) 浅地层剖面仪信号是信号类型确定的中、低频信号的典型代表，其信号波形为线性扫频调制脉冲。
针对这类信号的分析、处理和识别，需先进行初步的时、频分析，掌握初步的频域特性，然后针对性的进行带通滤波，提取目标信号，最后结合已知的海洋水下声探测信号的声特征，进行信号识别。
(2) 电火花声源信号是宽带脉冲中、低频信号的典型代表，该类信号没有确知的信号形式，以宽带的冲击波为主，针对这类信号的分析、处理和识别，可以从空域角度分析，采用小波尺度相关滤波的方法进行处理，提取和识别目标信号。
(3) 侧扫声纳信号、单频测深仪信号是窄带高频信号的典型代表。
这类信号频率很高，以单频或双频为主，信号类型( 波形) 固定。
因此，在对信号进行初步的时、频分析后，再对信号进行带通滤波，最后结合已知的海洋水下声探测信号的声特征，提取和识别目标信号。
本文数据来源于实际海洋工程勘探作业过程中的被动观测，通过数据分析给出了代表性的海洋水下声探测信号的分析、提取和识别方法，可为海上辨识外国调查船和水下文物盗捞船的非法水下声探测活动提供参考和帮助。