水声通信与水声网络的发展与应用

水声信道是迄今为止最为复杂的无线通信信道之一,其固有的时-空-频变以及窄带、高噪、强多途、长时延传输等特征,使水声通信和水声网络在性能上还难以满足人们在实际应用中的迫切需求,面临极大的技术挑战。介绍了水声通信与水声网络的特点和发展现状,分析了复杂多变的水声信道特点及水声通信所要解决的关键技术,包括调制、解调技术和信号检测技术;介绍了水声网络中的拓扑结构、多路访问、MAC协议和路由选择等方法。最后简要介绍美国Teledyne Benthos公司的水声Modem和美国海军的海网Seaweb网络及国内在此方面所取得的一些进展及应用前景。     

水声对抗仿真系统标准信号发生器研究和应用

水声对抗仿真系统中有大量的水声数据需要在不同的仿真节点进行处理,这些数据如果分别在各自节点产生然后通过网络传输送处理被证明是不可行的.根据"信号产生异地化"的思想,构建了独立的信号发生器并嵌入各声节点中.本文详细描述J水声对抗仿真系统中标准信号发生器的研究和设计.     

水声对抗仿真系统标准信号发生器研究和应用

水声对抗仿真系统中有大量的水声数据需要在不同的仿真节点进行处理,这些数据如果分别在各自节点产生然后通过网络传输送处理被证明是不可行的.根据"信号产生异地化"的思想,构建了独立的信号发生器并嵌入各声节点中.本文详细描述J水声对抗仿真系统中标准信号发生器的研究和设计.     

2014年水声对抗技术学术交流会在成都举行

<正>由水声对抗技术重点实验室和水下信息与控制重点实验室联合主办的"2014年水声对抗技术学术交流会"于2014年6月25~27日在四川省成都市举行。中国科学院院士张仁和研究员出席会议并担任大会主席,水声对抗技术重点实验室主任孟昭文研究员、水下信息与控制重点实验室李伟研究员以及来自水声、水声对抗和鱼雷等领域的有关专家出席了会议。来自相关领域多家军地科研院所、高等院校的60余名科研人员、研究生参加了会议。本次学术交流会收到论文103篇,涉及水声、水声对抗及鱼雷领域的7个研究方向。学术交流会分大会报告和专题交流报     

反鱼雷水声对抗技术的现状与发展

对于大中型水面舰艇和潜艇来说,鱼雷威胁是致命的,因此近10几年来,反鱼雷水声对抗技术得到了迅猛的发展。文章在简要介绍威胁不同类型舰艇的各类鱼雷以后,讨论了反鱼雷水声对抗系统的基本构成和主要功能,也讨论了新一代水声对抗技术对鱼雷发展的影响。     

水声对抗声学仿真系统关键技术

水声对抗声学仿真技术以其对水下作战环境及参战实体主要声学过程的高逼真度模拟,已经成为研究水下武器系统战技术性能、使用策略以及进行试验方案论证的重要技术手段。在对水下作战环境及其声学过程进行深入分析的基础上,提出了水声对抗声学仿真系统中数据交互、信号生成等关键技术的设计方案,给出了主要声学信号的数学模型,并对水声对抗过程进行了仿真。仿真结果表明该方案在保证仿真精度的基础上能显著提高仿真的实时性。     

基于改进小波包算法的水声信号消噪与重构研究

水声对抗包括主动声呐对抗和被动声呐对抗。为了实现干扰器材的最佳作战效能，干扰信号的产生必须适应水声探测技术的发展趋势-非线性时变和宽带的特征。小波分析是非线性时变信号处理领域的有用工具。文章研究了最优小波包基算法以及非正交小波包基追踪算法在声呐信号消噪与重构中的应用，数值仿真验证了算法的适应性及稳定性。     

基于Agent的水声对抗仿真系统建模与仿真分析

分析了水声对抗仿真系统的组成和特点,基于Agent方法进行了水声对抗仿真建模,建立了Agent实体的功能层、信息层和认知层的模型结构,给出了基于Agent的系统结构和个体Agent的建模过程,从一个新的视点上研究了水声对抗分布仿真系统,最后总结了这种仿真体系的特点和长处。     

一种组合干扰模型的水声对抗与反对抗研究

本文提出一种新的水声对抗战术模型及其反对抗措施.对抗模型是将远距离支援的噪声干扰器和近距离投掷的回声重发器组合使用.它具有干扰效果强,反对抗难的特点.反对抗措施采用了心动阵列处理技术和并行空间阵处理技术相结合的系统方案.计算机模拟结果表明该系统具有较好的反对抗效果.     

水声信号预测的神经网络方法

水声信号的局部可预测性在水声信号处理中具有重要作用,它是解决非平稳信号检测问题的基础。基于非线性时间序列局部可预测性原理,采用人工神经网络技术,研究了水声信号的神经网络预测,讨论了预测模型的建立和网络结构参数的设计。分别采用BP网络和RBF网络对实际舰船水声信号进行预测,通过对仿真数据和实际舰船辐射噪声数据预测的结果分析,得出了两种网络预测模型的误差分布,提出了减小预测误差的有效方法。为今后进一步开展水声信号预测研究奠定了基础。     

水下声学超材料研究

声学超材料在空气中应用的研究已经很多,通过对其声学负参数的研究可以实现负折射、声隐身、波束控制以及超分辨成像等功能。声学超材料在空气中的良好应用也让更多的研究者们聚焦水下声学超材料(简称水声超材料)声聚焦、声透射等的研究,其在水下的研究涉及到流固耦合以及模式转换的影响,会更加复杂。水下研究的主要难题有尺度大、低频性能差、不耐静水压力等,针对此类问题,国内外研究者做了很多相关工作。水声超材料的发展历程经历了多个阶段。经典的局域共振型水声超材料的一系列优化措施是对实现水下宽带、低频吸声的探索;超晶格超表面复合结构的声二极管对实现噪声控制、声学通讯、目标探测等起到重要影响;其他比如水声隐身斗篷、水声学棱镜等应用也具有不错的前景。由此可见声学超材料在水下的研究潜力是巨大的。     

水声通信系统性能评估方法研究

水声通信系统性能主要受水声信道和通信体制影响,通常采取海洋水声试验的手段进行性能测试,但这需要进行多次不同信道条件下的试验才能得出正确的评估结论,难度较大且成本较高。因此,建立准确的水声通信系统性能评估模型和评估方法,对于通信系统设计及性能预测显得尤为重要。从水声信道模型开始分析,结合水声通信特点,讨论了典型水声通信接收机结构,提出了一种通用水声通信系统性能评估模型和方法,并针对采用QPSK调制的通信系统性能进行了评估,结果与海试数据较为接近。     

RA码在水声OFDM通信系统中的应用研究

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术由于具有频谱利用率高、抗多径能力强等优点,成为当前水声通信的研究重点和热点,但较高的峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio, PAPR)严重影响了水声OFDM通信系统的性能。采用重复累积码(Repeat Accumulate, RA)作为信道编码方案,并用线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Registers, LFSR)代替原RA码结构中的累加器,再通过选择映射(Selective Mapping, SLM)方法降低系统的峰均功率比。计算机仿真和水池实验结果表明,采用改进结构的RA码结合SLM技术能有效降低水声OFDM系统的PAPR,提高系统的性能,具有很好的应用前景。     

水声网络中的跨层设计研究

跨层设计是水声网络中急需解决的关键技术之一。对于能量和可用频带严重受限的水声网络系统,跨层设计能有效地利用海洋声信道环境下稀少的可用资源,克服分层网络设计中非最优和不灵活的缺点,使系统运行在最佳模式下。在介绍国内外水声网络跨层设计研究的基础上,提出了一种基于控制通道和数据通道的双通道水声网络跨层设计模型,分析了该跨层网络模型的优势,并给出一种自适应节点调制和编码的双通道水声网络跨层模型应用方案,在水池和厦门海域中进行了多节点自组织组网实验,验证了该方案的可行性,表明双通道跨层模型在水声网络设计中具有良好的应用前景。     

鱼雷声学设计总体方案研究

鱼雷声学设计是鱼雷总体设计的重要内容之一,但国内还没有将鱼雷声学设计纳入鱼雷总体设计体系,建立起真正的鱼雷声学设计方案。分析鱼雷的主要噪声源、针对各噪声源的降噪技术,以及鱼雷声学设计中常用的分析方法,在此基础上提出一套适合鱼雷声学设计的总体方案。     

“ACP-1”声学泥沙浓度剖面测绘仪在西湖淤泥探测中的应用

“ＡＣＰ－１”声学泥沙浓度剖面测绘仪在杭州西湖淤泥探测中得到成功应用。在声学剖面图上以不同彩色清楚地显示出西湖中沉积分三层：流动层、软泥层和硬底层。由声学探测得出的分层结构和每层厚度与应用传统的柱状样探测结果一致。     

表面弹性波马达的工作机理和优化设计研究

探讨了表面弹性波马达的工作机理和优化设计。采用具有能量循环功能的表现弹性波换能器结构，提高了表面弹性波马达效率，将马达的驱动电压阈值从100V降到了10V以下。在频率10MHz，峰峰值为10V的正弦的电压激励下，获得振动幅度为20nm的表面性波，马达的无负载速度达到0．34m/s，最大推动力输出达到0．06N。     

结构声辐射有限元/边界元法声学-结构灵敏度研究

声学-结构灵敏度用于预测结构辐射声压随结构设计变量的变化,该值对结构降噪设计有重要意义。提出了基于有限元法、边界元法的声学-结构灵敏度计算方法。基于有限元法计算结构动力学响应及响应速度灵敏度,基于边界元法计算结构辐射声压及声压对振动速度灵敏度。将两个灵敏度联合,得到声学-结构设计灵敏度。以中空六面体为研究实例,给出了激励频率为1~100 H z时,外场声压对壳厚度的灵敏度,并分析了灵敏度随激励频率、设计变量的变化规律。结果表明,基于有限元法、边界元法的声学-结构灵敏度是有效和正确的。     

气体阀门内漏声发射评价参量研究及其应用

阀门是工业生产中必不可少的流体控制设备,阀门内漏往往不易发现和判定。近年来,声发射技术凭借其较高的灵敏度在阀门内漏检测中得到广泛应用。针对传统声发射参量——声发射均方根电压,在阀门内漏评价中表现出的抗干扰能力弱的特点,提出一个用于阀门内漏评价的新声发射参量——平均声发射能量。通过开展气体阀门内漏声发射检测实验,对新构建参量和传统评价参量评价效果进行对比,结果表明新参量评价精确度更高,阀门内漏率的估算误差低于10%,可满足工程应用的要求。     

两种用于声学缩尺模型的声源研制

理想的声学缩尺模型测试用小型无指向性声源，需要具备以下条件：足够小的线度、无指向性辐射、较为平直的高频频率响应以及足够高的测试信噪比，并且能稳定地重复发出受控信号。设计制作了两种线度小于15 mm的小型无指向性声源：导管式点声源和六面体声源，并在简易消声室内测试了其各自的指向性与高频频率响应。测试结果表明，对于1：10的缩尺比例，两种小型无指向性声源的测试信噪比都能达到35 dB以上，无指向性辐射均满足《JJF 1468-2014无指向性声源校准规范》要求。导管式点声源的高频频率响应更为平直，但小型六面体声源在额定功率下具有更高的信噪比。两种声源均可用于建筑声学缩尺模型试验。