A model is developed for the calculation of sea surface generated ambient noise in the range dependent ocean environment. The sources are located in the horizontal plane all around and their depths are at the near-surface. The receiver array is located in the range dependent ocean waveguide. One-way coupled mode method is used to model the acoustic propagation between the sources and receiver in the range dependent waveguide, and the cross spectral density matrix of noise is derived. In simulation, noise intensity, beamforming result and coherence function are calculated from the cross spectral density matrix. These results are compared with those in the range independent environment. The modeling result shows the effect of the vertical directionality and asymmetry characteristics of the horizontal plane.
Ray-based model for the calculation of the ocean surface-generated ambient noise coherence function has the form of double integral with respect to a range and a bearing angle. While the theoretical consideration about its numerical implementations was partly given in the past work of authors, the numerical results on the ocean environment have not been presented yet. In this paper, we perform numerical experiments for shallow and deep water environments. It is shown that the coherence function depends on the ocean sediment sound speed, and is more sensitive to the ocean sediment sound speed in the shallow water than in the deep water. Similar trend is also observed for varying the orientation of hydrophone pair. In addition, a post-processing technique is proposed in order to plot the noise intensity for the noise receiving angle. This procedure will supplement the weakness of the ray-based model about the output data type compared to the semi-analytic model of Harrison.
Active acoustic array signal was measured in the East Sea and the South sea and spatial coherence was analyzed. The measurement of ambient noise, target reflection signal, sea surface backscattering signals took place including environmental measurements of sea wind, and vertical temperature profiles. The spatial coherence of ambient noise was lower than that of target reflection signal in the South Sea. The spatial coherence of target reflection signal was above 0.5 over all array length. The spatial coherence of sea surface backscattering signal was higher in high incident angle. The maximum non-dimensional array length was 3.0 ($26^{\circ}$) and 3.5 ($32^{\circ}$) to have spatial coherence above 0.5 in the East Sea. To find a design criteria for array configuration and array performance, more measurements of temporal and spatial coherence will be needed continuously in the future.
Coherence describing the similarity between physical quantities of two signals is a very useful tool to investigate the temporal and spatial characteristics of signals propagating in underwater acoustic waveguide. Ambient noise measurements were made by the vertical received array consisting of three hydrophones as part of the KIOST-HYU joint acoustics experiment, and the coherence for the underwater ambient noise was analyzed. In this paper, the coherence results in cases that the generator in the research vessel was off and turned on are presented. The coherence estimated in the case of the generator operation mode are compared to the predictions obtained using the theoretical model with the directional density function dominated by vertical components propagating downward from the ship. In the case of the generator switch-off, the results are compared to the model predictions with directional density function including the effects of sea surface noise and long-distance shipping noise.
Park, Cheolsoo;Kim, Gun Do;Yim, Geuntae;Moon, Il-Sung
The Journal of the Acoustical Society of Korea
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v.38
no.1
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pp.73-81
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2019
This paper proposes an acoustical inversion method using cepstrum analysis of underwater ship noise. Through the cepstrum analysis, multipath structure can be extracted from the recorded ship noise. The multipath structure comes from interferences between a direct arrival and multiple reflections from the sea surface and the bottom. The acoustic inversion is the optimization process to find the best parameters which show good correlation between cepstrums of the measured signal and the replica. The inversion method was applied to the underwater ship radiated noise data measured at Straits of Korea in order to estimate the acoustic center of the ship and the hydrophone position. The inversion results showed good agreement with the measured information.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.2
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pp.311-318
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2021
Underwater, signals are transmitted by sound waves. Sound waves are transmitted through a multipath, either directly or through reflection, due to the variety of underwater environmental characteristics. In such diverse and complex underwater environments, tests must be conducted to determine the extent of the hazard from the survivability and pitfalls of submarines by measuring the underwater radiated noise. Usually, the sound source level measurement of underwater radiated noise should be made within the closest point (CPA: Closest Point of Approach) ± a few meters between the measurement sensor and the submarine. In this study, FDOA and TDOA methods were proposed to estimate the underwater source range. A simulation based on the underwater channel model confirmed the performance of the proposed method.
This study is on the purpose that the influence caused by noise and shaking through construction works shall be ranged to the fishing species of fishing area of the surface of sea. This study have been performed through analysis of physical effect by the value of noise and shaking test. The resulted purpose of this study has been carried out regarding whether influence factor of the fishing species and others are related or not as per the noise and shaking. For the purpose of the survey of noise and shaking, observances have been performed regarding the direct water surface of fishing area are as well as undersea. As for this result, the influence area for the injury at the fishing area caused by the noise and shaking have been stretched out to the distance of 10km from the source of sound. In this conclusion, this study is regarded as the reference basis of the compensation of injury for the species of fish and others in fishing area.
Unlike ship noise that radiates from moving ships, wind noise is caused by breaking waves as a result of the interaction between the wind and the sea surface. In this paper, WNL (Wind Noise Level) was modeled by considering the noise source of the wind as the bubble cloud generated by the breaking waves. In the modeling, SL( Source Level) of the wind noise was calculated using the wind-speed data measured from the weather buoy operated in the coastal area of the East Sea. At the same time as observing the wind speed, NL (Noise Level) was continuously measured using a self-recording hydrophone deployed near the weather buoy. The modeled WNL according to the wind speed and the measured NL removing the shipping noise from the acoustic raw data were compared in the low-frequency band. The overall trends between the modeled WNL and the measured NL were similar to each other. Therefore, it was confirmed that it is possible to model the WNL in the shallow water considering the SL and distribution depth of bubble cloud caused by the wind.
Active sonar has been commonly used to detect targets existing in the shallow water. When a signal is transmitted and returned back from a target, it has been distorted by various properties of acoustic channel such as multipath arrivals, scattering from rough sea surface and ocean bottom, and refraction by sound speed structure, which makes target detection difficult. It is therefore necessary to consider these channel properties in the target signal simulation in operational performance system of active sonar. In this paper, a monostatic active sonar system is considered, and the target echo, reverberation, and ambient noise are individually simulated as a function of time, and finally summed to simulate a total received signal. A 3-dimensional highlight model, which can reflect the target features including the shape, position, and azimuthal and elevation angles, has been applied to each multipath pair between source and target to simulate the target echo signal. The results are finally compared to those obtained by the algorithm in which only direct path is considered in target signal simulation.
When a hydrofoil ship plies at high speed, there exist possibilities of collision with ocean mammals dwelling near the surface. An active sonar located within the immersed hydrofoil structure that provides the lift for the vessel, can be used for early warning of their presence. The proper functioning of the active sonar system depends on its ability to reject noise and pick up the target signal. In this article, we measured the noise on a hydrofoil of an operating ship with two flush-mounted hydrophones. The measurements were conducted for the purpose of (1) identifying the effect of operating state of machinery likes engine, cooler and generator (2) observing the change of noise depending on the measuring position (3) observing the change of noise with increasing ship speed. To verify our experiment, experiments were performed three times and the measured results are compared with other investigations and they show similarity to each other. The results are analyzed with frequency domain in order to apply to operating active sonar detecting system and focus on high frequency band within sonar's operating frequency region. Through these experiments and analysis, it is expected that we can identify the generated noise around hydrofoil where active sonar is installed and these results lead us to design active sonar that could distinguish target signal from noise more effectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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