海底混响的空时模型及仿真

研究海底混响特性问题,海底混响是声纳设备在浅海海域进行水下探测、通信和导航中遇到的主要干扰信号.为了有效识别水中混响特征,提出了一种海底混响模型,用仿真软件为实现抗混响提供较完整的依据.采用划分散射单元,得到包含相位信息、多普勒频移信息等主要影响混响形成具有空时特性的海底混响模型,能广泛适用于各种阵列,并推导了任意阵型的阵列信号输出模型,采用带通采样技术在matlab上进行仿真,结果表明,实现了混响模型的瞬时值和包络值的概率密度分布、频谱、空时特性等.表明了仿真特性能够为抗混响研究提供依据.     

主动声纳均匀线列阵的混响仿真研究

混响是限制主动声纳性能的主要因素之一。为了深入研究海洋混响的形成机理,推导海洋混响多普勒频率和空间锥角的数学关系式,根据单元散射特点提出了小尺度主动声呐阵列模型。以收发合置的标准均匀线列阵为例,通过仿真得到了海洋混响的等效平面混响级、混响时间序列、频谱和自相关波形,并通过统计验证了海洋混响的瞬时值服从高斯分布,包络服从瑞利分布。最后绘制基阵轴向与运动方向夹角δ=0°,90°和45°时所接收到混响的频率与方位的空时谱图,并进行了仿真,验证了提出的混响建模的准确性和有效性。     

一种基于PC平台的声纳目标模拟系统设计

声纳目标模拟器的使用可有效缩短声纳的研制周期,其任务是实时仿真声纳系统的阵元信号,要求能够仿真不同海洋情况下,多种阵型的水听器基阵接收到的运动目标发出或发射的相应信号。为了完善系统功能,同时有效满足实时性要求、简化硬件设计规模,根据对现有的声纳目标模拟器进行详细了分析,结合PC平台提出一种系统实现方案。方案以通用计算机为平台,仿真产生实际水听器阵列信号,通过PCI总线经FIFO缓存完成数据的实时连续传输,由可编程逻辑器件(CPLD)实现数据的格式化及编码调制。     

水下目标的声纳回波数据仿真

对水下静态小目标的声纳回波信号进行了仿真研究。针对水下静态小目标中典型的圆柱壳体加球冠形头部的结构,建立了该类目标声纳回波信号的亮点模型,以及声纳系统走航探测时的动态数据模型。在计算仿真数据时,将模型化的目标回波数据与真实的水声背景混响数据相融合,更真实的模拟实际情况。通过与湖海试实验结果的对比,该模型仿真效果良好,可以为声纳信号处理、水下目标识别等方面的研究提供支持。     

基于CVI+FPGA的声纳目标回波模拟器研制

在对声纳目标回波模拟器的数学模型、目标回波模型和混响模型研究的基础上，研制了一种基于CVI+FPGA的声纳目标回波模拟器，该模拟器能够产生主/被动声纳测试、定检所需的主/被动声纳回波信号。目标回波信号包括主动声纳、目标发射噪声、海杂波等信号，并以声信号的形式输出。通过性能测试及与实际声纳系统联试，证明该模拟器达到了设计功能和性能指标要求，介绍了声纳目标回波模拟器的数学模型、系统硬件和软件的实现方法。     

一种改进的基于扩频信号的混响产生模型

提出了一种某一时刻有贡献的散射体数目随时间变化的方法,并将对散射信号的求和转换为对信号与散射特性函数的卷积,简化了计算方法。仿真中,利用扩频信号作为发射信号对海面混响进行了模拟,对比分析了混响的频谱与发射信号频谱之间的关系,验证了混响瞬时值和幅值包络的分布函数。仿真和分析结果表明,混响模型可以有效地模拟实际海洋混响。     

主动声纳空时自适应混响抑制方法

为了提高主动声纳混响抑制能力,研究了空时自适应混响抑制方法.分析了运动(静止)平台混响多普勒频率的空时二维分布,并在此基础上研究了降雏空时自适应(时空级联处理)抑制运动(静止)平台混响方法.理论分析与湖试数据研究表明:时空级联处理方法对运动平台还是静止平台都具有较好的混响抑制性能,特别是其处理的优势在于抑制运动平台的混响.在高速运动的声纳中,利用空时自适应方法抑制混响,提高检测能力具有现实意义.     

基于蒙特卡洛方法的主动声纳信号检测性能分析

主动声纳信号检测性能的分析上,目前在计算机仿真中一般假定混响包络的统计特性符合瑞利分布模型。基于此模型,已经有了较完善的理论。然而,在现代高分辨声纳系统中,混响包络的统计特性并不符合瑞利分布模型。此时在接收机工作特性分析时存在大量繁琐的公式推导。因此该文采用蒙特卡洛（Monte Carlo）统计试验方法,实现对瑞利分布混响背景下的主动声纳信号检测性能分析。结合对接收机工作特性曲线的仿真,得出了检测概率的理论值和仿真结果的误差曲线。误差曲线表明,蒙特卡洛方法在主动声纳信号检测的性能评估中是可行的。     

浅海主动声呐空时自适应混响抑制方法

混响伴随着主动声呐系统发射信号而产生的干扰,当声呐平台有一定的运动速度时,不同方位对应的混响具有不同的多普勒频移,使得混响在频域范围内形成一定带宽的干扰,与信号频谱发生混叠,采用常规的运动平台自身运动补偿技术单纯地从频域抑制混响效果很不理想。针对该问题,采用一种空时自适应处理方法利用混响空时分布特性,在最小化干扰的约束条件下求得自适应加权系数,使目标信号不受损失同时有效地抑制混响。通过仿真结果证明了该方法的有效性。     

主动声纳空时自适应混晌抑制方法

为了提高主动声纳混响抑制能力,研究了空时自适应混响抑制方法。分析了运动（静止）平台混响多普勒频率的空时二维分布,并在此基础上研究了降维空时自适应（时空级联处理）抑制运动（静止）平台混响方法。理论分析与湖试数据研究表明：时空级联处理方法时运动平台还是静止平台都具有较好的混响抑制性能,特别是其处理的优势在于抑制运动平台的混响。在高速运动的声纳中,利用空时自适应方法抑制混响,提高检测能力具有现实意义。