天津
近日，哈尔滨工程大学物理与光电工程学院联合水声工程学院、船舶工程学院团队的研究成果《一种用于巡航观测的智能光纤拖曳水听器阵列》（A smart fiber-optic towed hydrophone array for open-sea cruising observation）发表于国际顶级期刊《创新》（The Innovation）。物理学院博士生李帅辰、副教授柴全为论文共同第一作者，水声学院教授张亮和物理学院教授张建中为论文通讯作者。
一根光纤，如何"感知"整片海洋？
大规模、多功能、低成本的海洋信息获取，是开展海洋观测、水下目标探测与海洋资源开发的重要基础，而分布式光纤传感技术为此提供了新的可能。哈工程科研团队构建了一套分布式光纤拖曳阵列，发挥其结构简洁、易于规模化扩展和低成本部署的优势，并结合团队自主研发的智能解调干端系统，首次系统展示了该阵列在阵列深度感知、阵形反演和海洋观测等方面的多功能感知能力，进一步展示了阵列姿态自感知对水下目标探测性能的提升作用。
为什么阵列必须"知道自己的形状"？
拖曳阵列并不是一把始终笔直的尺子。拖曳船航行、海流和水动力都会使细长拖缆产生弯曲。波束形成是一种通过多个传感单元接收到声音的时间差来判断目标方向的方法，它高度依赖每个阵元的真实空间位置；如果计算仍把阵列当成理想直线，声波到达各阵元的相位关系就会被错误估计，进而影响方位聚焦。因此，阵列能否在工作时同步感知自身深度和形状，是提升探测可靠性的关键。
一根光缆，三种"节奏"
团队将干涉式光纤水听阵列和DAS水听阵列串联集成在同一根拖缆中。干涉式水听器负责高信噪比声学探测；DAS通过解调光纤沿线的相位变化，把一段光纤转化为多个分布式感知单元。研究并未把两种技术简单叠加，而是让它们分工互补。根据不同信号变化速度，将DAS数据划分到不同频段，使其承担不同任务：低于0.02 Hz的缓慢变化用于深度与阵形感知，0.02–0.3 Hz用于海浪观测，5 Hz–2 kHz用于水下声学探测。这相当于一根光缆在不同"节奏"上读取不同海洋信息，使拖曳阵列中的水听阵元自身实现了"知自身、观海浪、听目标"。
期刊介绍
The Innovation是一本由中国青年科学家与Cell 出版集团于2020年共同创办的综合性英文学术期刊，领域覆盖全部自然科学，旨在向科学界展示鼓舞人心的跨学科发现，鼓励研究人员专注于科学的本质和自由探索的初心。作者来自数十个国家，并被DOAJ等数据库收录Scopus数据库2023年6月发布论文引用指数和Web of Science TM 2023年6月发布期刊影响因子，位于综合性学术期刊全球排名第三，仅次于Nature和Science。
信息来源：哈尔滨工程大学。
转载请注明信息来源及海洋知圈编排。
特别声明：以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布，本平台仅提供信息存储服务。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
