深海高频内波对潜艇水声通信和探测的影响分析

内波的存在会对水声信号传播产生极大的影响,从而严重影响潜艇使用声呐进行水声通信和探测.深海高频内波对声呐效能的发挥产生的影响较大,对深海高频内波对水声信号产生的具体影响效果进行分析,对未来战场上声呐的战术使用以及作用的发挥具有极为重要的意义.基于此,通过Bellhop射线模型计算软件,对深海中存在高频内波时声信号的传播情况进行仿真,得到仿真图,与不存在内波时的仿真图像作比对.结果表明,深海高频内波会增大水声信号传播损失,加重多径效应;降低潜艇水声通信效果,增加误码率;削弱被动声呐探测效果,可能会提高其探测概率但会使探测精度大大降低,其中,高频信号受影响尤为明显.     

基于高斯射线的压电陶瓷水声消声方法

水声消声可用于潜艇降噪、隐身,以及保护海洋通信设备不受外界声场的影响等方面.为了使讨论的压电陶瓷水声消声方法更客观更具实用性,采用主动声纳常用的脉冲调制信号在海洋中传播了一定距离后的声波作为声源,其中声波的计算采用高斯射线模型.此方法既具有射线方法的灵活方便的特点,又保留了波场的动力学特征,具有其他水声传播模型不可替代的优势.仿真模拟了水声信号传播较真实的环境,实用性、可参考性高.仿真结果表明压电陶瓷水声消声方法是有效的.     

一种潜艇规避近距离吊放声纳搜索的方法

潜艇在近距离发现吊放声纳信号后，根据声纳频率和当时水声环境，估测出吊放声纳作用距离，判断其搜索带，在直升机转移探测点时，向吊放声纳已搜索过的区域机动。对该方法进行了仿真分析，研究结果可对潜艇规避吊放声纳搜索提供参考。     

分数阶Fourier变换在深海远程水声通信中的应用

提出深海远程水声通信方案,利用深海声道特性,将通信节点置于声道轴以减小传播损失,提高通信距离.将分数阶Fourier变换(FRFT)应用于水声通信同步检测及Pattern时延差编码(PDS)水声通信体制,可减小多普勒频偏的影响.通过计算机仿真研究表明,分数阶Fourier变换相对于拷贝相关将更适用于存在多普勒频偏的相干多途水声信道条件,有助于实现低误码率通信.     

深海典型海底地形对声传播特性的影响

起伏较大的海底地形对海洋中的声传播有着重要的影响.基于Bellhop高斯波束跟踪模型,研究深海环境中几种不同海底地貌下的声传播特性.搭建由不同的典型海底地形构建的模拟声场,仿真模拟分析声场中声源的辐射情况.通过观测不同水体环境下声传播情况及声场任意位置的声传播损失情况,总结对比不同海底地形下的声传播规律,得出声传播特性,为实际深海声场水声工作提供理论参考.     

基于Chebyshev混沌序列的正交宽带调制解调方法

针对常规的相干解调和非相干解调在水声信道通信中可靠性差的问题,文中提出了一种基于Chebyshev混沌序列的正交宽带调制解调方法。该方法基于海洋水声信道环境与传播特点,采用统计特性接近环境噪声且具有尖锐自相关、宽带特性的Chebyshev混沌序列作为信息载体和同步信号,并利用欧氏距离分类器对接收信号进行非相干分类判决解调。该方法可有效抑制水声信道因多途传播而引起的频率选择性衰落和码间干扰,从而更好地实现低信噪比条件下可靠水声通信。仿真实验证明,在-10 dB以上信噪比环境下,文中所提通信方法在具有多途效应的水声信道上具有良好的通信性能。     

基于空时处理的水声扩频通信

由于海洋干扰严重,水声通信十分困难。扩频通信技术具有良好的抗干扰性能,能够保证在复杂的海洋环境中进行可靠的通信,常被用于水声通信中。水声信道是典型的相干多径信道。沿不同路径到达的信号具有不同的传播时延和到达角,因此接收信号具有时空特性。即接收信号具有时延扩展和角度扩展。多径信号的相干叠加导致接收信号中存在严重的符号间干扰。为了充分利用水声信号的时空聚类特性,该文设计了一个空时处理器,分别对沿每条路径到达的信号进行滤波。结合时空簇的多样性,可以有效提高通信系统的可靠性。提出了一种基于空时聚类处理的水声扩频通信方案。并在仿真和实验中对该通信方案进行了比较和分析,以验证其性能优势。     

基于矢量水听器的水下声学浮标系统设计

针对海洋安全技术发展对无人自主探测平台的迫切需求,设计了一种具有海洋目标探测功能的水下声学浮标系统,该系统声学探测单元基于姿态感知复合同振式矢量水听器,水声数据采集与实时分析单元采用FPGA+DSP的设计方案,可控制声学探测单元工作时序,并完成水声和姿态信息联合信号处理。为验证水下声学浮标系统目标探测能力,在南海某海域开展目标探测能力试验验证。结果表明,深海良好水文环境条件、浮标采用定深漂流工作模式,对600 t级、10节航速航行科考船探测距离≥10.3 km。     

反潜直升机吊放声纳被动搜潜仿真与优化

现有的水声环境对吊声探测的影响研究难以形成有效的装备使用结论。根据被动声纳方程和潜艇噪声模型建立潜艇噪声信号余量的计算方法,通过其与吊声检测概率的关系,仿真计算吊放声纳被动探测域,并研究该探测域分布规律及其对搜潜策略的影响;在此基础上,结合任务、环境、装备等参数,采用仿真实验的方法研究了吊声搜潜策略问题,最后得出吊放声纳探测点间距应使得相邻吊点探测空间的闭合、正梯度吊放深度应较浅和双吊深组合使用以提高探测效能等结论,对反潜直升机吊放声纳优化使用具有针对性的指导意义。     

甚低频对潜通信信号场强预测

甚低频(VLF)电波传播过程中因环境因素影响会使信号产生衰减与扰动,导致潜艇收信可靠性下降.文中基于传播媒质环境地-电离层参数的统计预测,运用波导模式理论对甚低频电波的信号场强进行预测,为甚低频对潜通信系统在运行中调整其可变参数或在特定参数条件下避开传播衰减与扰动提供传播环境服务,使通信系统工作性能与信道特性达到良好匹配,从而实现提高对潜通信效能的目的.