1基于以太网的拖曳式线列阵声纳数据传输系统设计

1引言 随着低噪声潜艇和隐身技术的发展,潜艇水下辐射噪声和目标强度进一步下降,声纳探测更加困难.水面舰艇用的主/被动拖线阵声纳,具有较大的空间增益,可以利用传播损失相对较小、目标反射本领较大的低频信号,已被证明是拖线阵声纳的重要发展方向.其中,基阵信号的远距离传输是拖曳式线列阵声纳的关键技术之一.数据传输技术应用于拖曳式线列阵多传感器信号的实时数字传输,与传统的拖曳式线列阵相比,最大的不同点就是传感器信号的远距离传输采用数字信号,而不是模拟信号,这样可以克服模拟信号传输衰减、干扰大等问题.早期限制数字拖曳式线列阵发展的主要因素是数字信号传输问题,然而随着数字技术的发展,尤其是超大规模集成电路技术、光纤技术的突飞猛进,设计小型化、高速率的新型拖曳式线列阵声纳数字传输系统成为可能.     

声纳中几种减数据率技术的比较

由于在用单位体积的设备完成更多的功能方面硬设备技术的进步,声纳设计师发现可以为正在研制的信号处理设备做很多事,至少在时间(距离)、频率和空间上的分辨率都提高了。在搜索声纳中,由于分辨率大大增加而产生的一个问题是在单位时间内出现的数据的数量远远超过了我们显示这些数据的能力和声纳员接收这些数据的能力。     

参量阵声纳的新应用分析

介绍了近几年国外参量阵技术在浅海探测声纳、吊放声纳、鱼雷自导声纳、浅海水声通讯等方面的应用进展情况。针对频率为30kHz的线性小目标探测声纳,对原频90kHz、差频30kHz的非线性参量阵进行了性能估算,结果表明,参量阵声纳在高混响背景下探测小目标的性能优于线性声纳。文章还分析了参量阵声纳的新应用所面临的一些技术难点,给出了一种相对简单的宽带参量阵的实现方法。     

国外鱼雷防御问题评述(二)水面舰艇鱼雷防御系统中鱼雷报警纵览

鱼雷防御是从对来袭鱼雷的识别报警开始的,所有鱼雷防御系统的基础是其对鱼雷的检测、分类和定位能力。为了有效地对抗鱼雷攻击,各国海军正在努力提升其声纳的鱼雷目标检测、定位和识别性能。文章对国外鱼雷报警系统的现状和发展趋势进行了分析和评述。鱼雷报警功能可以利用专门的鱼雷报警声纳来实现,也可以集成在一个被动拖线阵里。但通常由一个主被动联合拖曳阵声纳和舰壳声纳构成一个完整的系统,共同完成鱼雷辐射噪声的被动检测、分类和主动回波信号的分析,每个声纳都为鱼雷这个高速小目标的检测定位进行了优化。这样的系统由于可以采用基元数众多长线阵、更好地利用声场条件等,可以实现对鱼雷目标的远距离识别、定位和全方位覆盖。系统部分组成通常也是反潜战能力的组成部分,而将鱼雷检测和水声对抗结合正成为一种新的发展趋势,一些拖曳阵可以作为软杀伤对抗措施欺骗其检测到的鱼雷目标。     

ATM传输技术在声纳中的应用研究

为了适应声纳系统一体化的发展需求,提出了一种基于ATM（Asynchronous Transfer Mode）传输技术的网络化基元域数据传输系统。讨论了ATM技术在声纳数据实时采集与传输中的应用;给出了ATM技术传输效率与数据帧大小的关系;阐述了ATM数据传输节点、ATM交换机和ATM数据传输系统的设计。该系统已成功应用于某声纳中,为该声纳提供了一个总带宽为622Mbps的水声数据网络,并为多声纳间基元域数据共享提供了有效途径。     

被动式声纳:建立与多重时间系列对应的模型

我们希望声纳员知道他基阵附近所有船只的位置与类型。这个情报就是一个模型,声纳系统把这个模型与声数据相对应。这种模型对应的建立有两个方面。其一是使数据中的随机性的作用最小。另一是选择要对应的模型的范围。后一方面是本文着重要讨论的,它往往在声纳设计中被忽视。模型的范围选得太窄或太宽都可能降低系统的性能。     

被动声纳目标识别系统设计研究

目标识别是声纳的主要功能之一,其性能包括识别正确率、泛化能力和识别距离。由于数据样本的保密特性,声纳目标识别系统设计有其自身特色。在设计过程中,应首先降低对数据样本的依赖,把目标辐射噪声的机理分析、组成、运动规律等知识巧妙地运用到系统设计中;其次还应尽可能提高泛化率,以提高声纳目标识别系统对未见过的样本的正确识别能力。讨论了声纳目标识别流程、声纳目标识别系统的设计方法;在声纳目标识别系统的性能评估中,给出了目标识别距离的估算方法。     

基于软件声纳概念的波束稳定

声纳载体航向和姿态的变化,会使声纳出现很异常的局外数据,从而使诸如多普勒计程仪、多普勒分层流速测量仪、三维前视声纳、地形匹配导航声纳、单/多波束测深仪以及多波束鱼探仪等声纳的性能下降。如果三维声纳采用软件声纳的结构,就可以方便地实现动态波束稳定,从而使声纳的测量精度得到提高。对软件声纳、波束稳定的原理与实现途径作了分析。分析表明:若能实时地得到声纳载体的航向角、纵倾角和横摇角,并且能动态地改变波束的方向,就可以随时随刻地稳定声纳的波束。     

归一化和最佳处理器

在一个主动式声纳系统的接收机中,进行归一化的目的是为了减小输出的动态范围,以便能送给操作人员在显示器上观看或在听闻通道中收听。这样,对一个主动式声纳系统,要求在近距离强混响情况下信号不会超载,而在远距离噪声限制情况下仍能保持完全的动态范围。需要控制的动态范围的典型值在几秒时间内可达80分贝。     

一种多目标自动跟踪的逻辑关联方法

目标跟踪是被动声纳系统的主要功能之一,跟踪器为目标运动分析和目标识别等后置处理提供输入数据。声纳操作员利用人脑独特的认知模式、先验知识和视觉的迹迹相关效应,能够很好地在声纳显示方位历程图上发现目标并录取跟踪。但实际应用中由于低信噪比、航迹交叉和转向等复杂多目标情形,声纳系统实现多目标自动跟踪十分困难。给出一种多目标自动跟踪的逻辑关联方法,利用被动声纳宽带波束输出数据,通过点迹与航迹关联、航迹评价管理和交叉处理等过程,可以较好实现多目标自动跟踪。试验数据的处理结果验证了所提方法的有效性,能够在声纳装备中得到工程应用。