歷年海上實驗研究

Research

內波環境中的聲傳研究

臺灣周邊有許多海域可發現內波的存在，包含南海海域、台灣東北海域以及西南海域等，本實驗室自2000年開始與美國及其他國家合作，進行內波環境中的聲傳實驗與研究，由研究中發現聲音在內波環境中的傳播狀況非常複雜，主要可依音傳路徑與內波傳播的相對角度區分為二維效應與三維效應。當聲音傳播路徑與內波傳播方向的夾角在8度間時，內波會造成聲音在垂直方向上的能量分佈變化，並造成固定接收點處之能量通量震盪，此為二維效應；若聲音傳播路徑與內波傳播方向的夾角較大時;則內波會使聲音在水平方向上產生折射的情形，造成聲音在水平面上之能量聚焦與發散，稱為三維效應。

聲納效能預估系統開發

偵潛戰術的運用，除對本身聲納裝備的功能須有充分掌握外，另須對聲納在偵潛海域不同操作模式下的偵測距離有相當的瞭解，以利偵潛戰術的最佳運用。台灣週邊反潛水文環境隨時空變化甚大，不可能以簡單的經驗模式正確預估聲納系統的偵測效能，故在反潛載具上應配有電腦輔助運算的“即時”偵測效能分析統，快速提供艦上各型聲納之偵測效能，並建議系統最佳設定。另外，聲納效能分析著重於估算其有效之偵測範圍，故目前分析系統皆以預估偵測範圍為發展方向。
本實驗室歷經十餘寒暑，獲得海軍反潛作戰指揮部、艦令部反潛航空處、海洋測量局之技術支援，及國科會國防科技小組與國防基金會之資助，開發高頻音傳損耗計算程式、混響及背景噪音計算程式、聲納偵測距離解算程式及視窗介面互動程式，稱為「先進聲納偵測距離預估系統」(Advanced Sonar Range Prediction System, ASORPS)。

水上無人載具

繼無人車、無人機相繼問世，無人船也隨之而蓬勃發展。無人船技術涉及到水動力學、自主決策、自動控制、信號處理、網絡通信、傳感器技術等多方面問題。本實驗室在民國106年成立無人船團隊，期望將無人船研究應用於水上任務，包括水下資料蒐集和鯨豚偵測研究。

​鯨豚偵測

• ​哨聲偵測

利用短時距傅立葉轉換將資料圖像化，透過簡單移動平均進行圖像平滑處理，再透過哨聲頻域上之特徵(窄頻且訊雜比(Signal to Noise Ratio, SNR)相對於環境噪音來的高)偵測出資料數值之改變處與濾除寬頻雜訊，最後再透過哨聲於時頻譜上之窄頻與高時間延續性特徵來進行更進一步之過濾，找出候選哨聲，並計算出該哨聲之長度與頻率範圍。

• 搭聲偵測

利用短時距傅立葉轉換將資料圖像化為時頻譜資料，透過圖像平滑化處理，移除椒鹽雜訊，最後通過搭聲濾波器(click filter )，得出候選搭聲，並計算其搭聲ICI以及搭聲數量。

​水下噪音的評估及分析​

台灣西部沿海具有絕佳的風力潛能，適合發展離岸風場，近年來政府積極推動綠色能源之千架海陸風機計畫，但目前所規劃之離岸風力發電潛力場址有部分區塊鄰近中華白海豚重要棲息地，因此對於水下噪音的規範以及評估因應而生。

​

本實驗室以實際運轉噪音數據，透過聲學聲曝值的計算，對離岸風機運轉噪音進行監測以及分析。並透過數值模擬，預測建造風機時實際打樁以及風場運轉時的情形，以供未來離岸風電發展的參考基礎。

​

台灣東北海域聲傳研究

本研究主要針對台灣東北海域進行音傳損耗特性及不確定性之統計分析研究，自97年開始於棉花峽谷及北棉花峽谷附近海域進行多次海上實驗，完成音傳損耗資料蒐集，並分析附近海域之音響參數特性、變動性及不確定性。本研究經由分析實驗資料發現在東北海域之陸上，冷水團可造成音傳損耗大幅增加20dB以上，但若在冷水團與內潮同時存在並交互作用下，音傳損耗之增加減少為10dB左右。此外，內波帶來的水文快速擾動使音響傳播受到影響，因內波而產生二維及三維傳播效應，使接收能量與兩艦距離之相關性降低。此外，本研究以統計方式分析以現行之模擬方式於東北海域預估音傳損耗之不確定性，並發現在改進底質模式後明顯降低不確定性。