本发明涉及噪声测量，尤其是涉及一种船舶辐射噪声的测量方法。
背景技术：
我国商船的水下噪声远高于发达国家的商船。国际上对商船水下噪声日益重视，国际海事组织(imo)和中国船级社(ccs)下发了“关于使用‘降低商业航运造成的水下噪声对海洋生物不利影响指南’(mepc.1circ.833)的通告”，其中包括如何预测水下噪音水平等等；发改委、工信部、交通部也于2014年发布“关于征集开展水下噪声相关研究建议的函”，函中提出“我国在民船水下噪声方面的研究较少，且不具备大规模开展水下噪声测试的条件，缺少相关数据积累，未来将难以深入开展该议题的国际谈判。为了今后在水下噪声规则制定工作中占据主动优势，希望国内工业界密切跟踪该议题进展情况，同时提前开展关于水下噪声的相关科研工作，完善水下噪声水平设定、测量和报告方法等内容”。
船舶辐射噪声测量目前国内只有国军标gjb273a-1996《舰船水下噪声测量》和国军标gjb4057-2000《舰船噪声测量方法》，国际上公开文献可查询的标准iso/pas17208-1:2012和iso_dis16554-2012主要用于规范深水测量的一般要求以及对商船水下辐射噪声的测量与报告。国军标gjb273a-1996《舰船水下噪声测量》中给出的标准测量方法是,单点声压水听器距离目标在50～10m的近场测量，标准中没有提到其他测量方法。首先,标准中提到“测量舰船水下辐射噪声时，海水温度最好为等温层”，这是很不容易达到的，因此单点测量的结果不可避免地受到波导效应的影响。由于测量条件的限制,舰船辐射噪声测量通常是在几十米至二百米的浅海进行。浅海波导效应显著,伴随显著的多途信号能量，由于单点测量方式不可能具有尖锐的空间接收指向性，因此波导效应会对测量结果产生明显的影响。也就是说,单点测量的结果实际上是基于某一波导条件的结果。随着海深、测量距离、海底底质、目标和水听器的深度等传播条件的变化，其测量结果会产生明显的差异。所以单点测量的结果依赖于具体的试验环境，甚至在同一环境、同一目标条件下也会表现出一些明显的差异。现行的测量标准中要求测量距离控制在50～10m，目的之一也是为了尽可能减少波导效应的影响。但是,即使在这样近的距离上，在许多测量条件下都难以避免明显的波导效应。而且，这样短的测量距离在实际操作上具有一定的难度和危险性。其次，由于上述波导效应的存在,单点测量结果中的谱线强度不可靠。由于界面反射信号与直达信号的叠加,信号中能量相对集中的窄带成份会形成干涉结构。单点测量的结果会存在较大起伏,导致不同测量单程之间一致性差、测量结果离散、数据可信度不高。谱线的位置和强度是目标辐射噪声特性中非常重要的参数,这样不可靠的测量是难以令人满意的。再次,由于海上商船体积巨大,在几十米的距离上进行测量的合理性值得商榷。由于舰船跨度动辄数十米,甚至上百米,在几十米的近场进行测量,目标表现出明显的体积声源特征。对体积声源的测量结果依赖于具体的测量距离,并且会与声源在远场的表现存在明显的差异,这有损于其测量结果的实用价值。最后，浅海测量要求5海里内没有其他船舶干扰，这在近年来海上活动日益频繁的情况下，越来越难以保证。
参考文献：
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技术实现要素：
本发明的目的在于为解决上述问题，提供一种船舶辐射噪声的测量方法。
本发明包括以下步骤：
1)将水下定位信标、水听器阵列和深度传感器系统组成深海潜标，水听器阵列和深度传感器系统的时钟下水前用gps系统的时钟进行同步，所述水下定位信标位于上浮体附近；
2)将深海潜标布放入海，然后待测船舶从水泥块入水处，沿水泥块和上浮体连线的路径，向上浮体下潜前的方向机动至深海潜标实际位置附近后停泊待机；
3)测量上浮体水下定位；
4)确定好上浮体的位置后，待测船舶在接近于水听器阵列连线的中垂线上，并距上浮体定位，按规定的不同船舶工况分别多次匀速直线航行通过，连续记录船舶的差分gps位置，到上浮体的水平位置；
5)校正水听器阵列水平位置；
6)水听器阵列水平位置校正后，计算待测船舶与不同水听器阵列的距离，然后利用水听器阵列记录的声信号，按距离折算后，可给出待测船舶辐射噪声。
在步骤1)中，所述水听器阵列可采用自容式水听器阵列；所述上浮体最好位于水面以下较深位置。
在步骤3)中，所述测量上浮体水下定位的具体方法可为：打开船载超短基线系统，利用水下定位信标返回声脉冲，对上浮体进行水下定位，提高定位精度，事先测量声速剖面，用于校正，所述校正可采用应答器替代水下定位信标。
在步骤4)中，所述距上浮体定位为约1000m处；所述到上浮体的水平位置可距离数百米左右。
在步骤5)中，所述校正水听器阵列水平位置的具体方法可为：利用水听器阵列的深度传感器进行倾斜角计算，计算前需要对时间校准以提高倾斜角计算精度。
本发明利用自容式水听器阵列布放在数千米左右水深的深海，开展船舶辐射噪声测量和试验，效果很好。为实现深海船舶辐射噪声测量，具备自容式水听器阵列的深海潜标、船舶差分gps系统和船载超短基线系统。其中，深海潜标的每个自容式水听器附近挂载有深度传感器系统、船载超短基线系统配备有水下定位信标，自容式水听器配备有高精度原子钟进行阵元间同步。
与现有测量方法相比，本发明具有如下优点：
1)深远海海域其他船舶很少，辐射噪声测量不受其他船舶干扰；
2)该测量方法可避免其他多途干扰；
3)能可靠测量船舶辐射噪声谱线强度；
4)避免大型商船的体积源效应,减小了将体积声源作为点声源进行处理的误差,提高了测量结果的实用价值；
5)由于阵列的接收指向性提高了信噪比,相比于传统的单声压水听器测量,在同样的测量条件下，测量距离可以延长数倍。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明的步骤如下：
1、将水下定位信标、自容式水听器阵列和深度传感器系统等关键功能部件组成深海潜标，布放入海。其中水下定位信标位于上浮体附近，为避免海面多途干扰，上浮体最好位于距水面200m以下的深度。
2、待测船舶从水泥块入水处，沿水泥块和上浮体连线的路径，向上浮体下潜前的方向机动300～400m后停泊待机。
3、开展“上浮体水下定位”测量。打开船载超短基线系统，利用水下定位信标返回的声脉冲，对上浮体进行水下定位。为了提高定位精度，需要事先测量声速剖面，用于校正。也可以采用应答器替代信标。
4、确定了上浮体的位置后，待测船舶在距浮体约1000m处就位，按规定的不同船舶工况分别多次匀速直线航行通过，需要连续记录船舶的差分gps位置，并使其到上浮体的水平最近距离在400m左右。
5、开展自容式水听器阵列水平位置校正。利用自容式水听器附近的深度仪系统进行倾斜角计算，计算前需要开展时间校准以提高倾斜角计算精度。
6、自容式水听器水平位置校正后，可以计算待测船舶与不同自容式水听器的距离，然后利用自容式水听器阵列记录的声信号，按距离折算后，给出待测船舶辐射噪声。
在本发明的实施例中，由于自容式水听器阵列配备有高精度原子钟进行阵元间同步，并且使用不等间距声压水听器阵列实现宽频带等束宽处理,将宽频带噪声信号的频域失真控制在可接受的程度内。
本实施通过自容式水听器阵列深海潜标、船舶差分gps系统和船载超短基线系统实现船舶辐射噪声测量。与现有测量方法相比，具有不受其他船舶干扰、可避免其他多途干扰、能可靠测量船舶辐射噪声谱线强度、可避免大型商船的体积源效应和延长测量距离数倍等优点。