双子阵被动跟踪系统

文章介绍一种用于水下机动目标测量的双子阵被动跟踪系统,介绍了双子阵定位原理和系统构成,提出了广义相关时延估计方法、时延值滤波方法和卡尔曼弹道滤波器,该系统能方便地进行水面或水下机动目标的跟踪测量。     

同步信标在水下机动小目标轨迹测量中的高精度时延估计方法

研究了使用窄脉宽、短周期、高频率的单频同步信标信号在水下机动小目标轨迹测量中的高精度时延估计方法。利用MATLAB进行了不同信噪比下时延估计效果的仿真,得出时延估计精度在不同信噪比下的误差曲线;结果表明,信噪比在20dB以上时,利用包络检波器进行时延估计,其精度优于10μs;而利用自适应相位估计来补偿粗测时延,可以得到优于0.1μs的测时精度。     

水下运动目标被动测量数据的实时处理

水下运动目标的被动测量和测量的实时性是水声测量设备的难点所在。设计了一套水下运动目标被动测量数据实时处理系统,它综合利用水声技术、计算机技术、电子技术等手段,采用球面内插法实现对水下运动目标被动测量数据的实时处理,并实时显示水下目标运动轨迹。可应用于不同类型水下目标海上试验的定位跟踪测量,具有良好的通用性和海上适应性,并可推广应用于舰船、潜艇等其它水中运动目标的定位跟踪测量,具有明显的军事、经济效益。     

水下运动目标的测速技术研究

水下运动目标的航速是目标水下航行的重要技术参数之一.众所周知,水下目标的水下航速是矢量,即在有流速存在的海域中航行的水下目标,只要航向不完全与流向保持一致,水下目标水下速度就可分解成纵向和横向速度.本文介绍的研究内容解决了水下运动目标的纵、横速度的精确测试技术,最终能够实现对不同类型的水下运动目标使用的计程仪进行标校和检测.     

倒谱定深法在目标识别中的应用

研究了一种基于倒谱分析进行目标定深的方法,以解决目标识别中水面、水下分类的问题。通过接收的目标声源信号的倒谱瀑布图分析,获得水声目标声源海面反射、海底反射路径与直达路径之间的时延,以及海面、海底二次反射路径与直达路径之间的时延。采用文中推导的定深公式,可以基于以上三组时延估算出目标深度,从而为水声目标“二进制识别”提供了依据。最后用海上实录数据进行了实验,证明了该方法的可行性。     

时延/时延差组合定位模型抗距离模糊技术研究

基于时延测量的水声跟踪定位系统,当信号传播时延大于脉冲重复周期时,就会出现测距模糊。测距模糊是高帧率定位系统不可避免的问题。研究了基于时延测量的合作声信标定位系统中的抗距离模糊问题,提出了一种新的抗距离模糊技术,基于时延测量定位模型和时延差测距模型,推导了相应的软件抗模糊算法。该方法将两种定位模型的优点相结合,实现了无模糊的、高精度的水下定位。最后海试结果验证了算法有效性和可靠性。该算法不仅具有硬件抗模糊无法具有的优点,而且与以往的硬件、软件抗距离模糊算法相比,有更灵活的运用空间。     

基于钟差建模的水下定位时延修正算法

针对同步定位模式中存在的钟差影响定位精度的问题,提出了一种适用于水声定位系统的同步时钟修正算法。对单个水下固定潜标的时延进行长时间观测,测量定位时延的变化量,建立了钟差修正模型,定位精度得到明显提高。此模型在海试试验数据中得到了验证,两个潜标的相对定位精度分别提高了31.1%和64.6%,且解算钟差模型系数与设备精度吻合,证明了算法的有效性与准确性。此修正算法对于水下固定节点标定精度的提高具有重要意义。     

水下目标低频辐射噪声矢量声场干涉测试分析

矢量传感器具有与频率无关的偶极子指向性,可以同步、共点和独立测量声场中的声压和质点振速,在水下目标辐射噪声测量领域得到广泛应用.本文采用虚源干涉模型和简正波矢量声场理论,计算和仿真分析了水下目标低频辐射噪声声压与质点振速近程声场的时间-频率干涉图案,利用单矢量传感器辐射噪声测量系统在北黄海海域对单个和两个目标的水下辐射噪声进行了测试和分析.结果表明:水下目标低频辐射噪声声场质点振速水平分量与声压的时间-频率干涉条纹具有相似性,而声场质点振速比声压的时间-频率干涉条纹清晰,且质点振速能够抑制目标与目标辐射噪声之间的干涉;利用质点振速LOFAR图,可以判定水下目标的数目,区分水面和水下目标.     

水下目标在水下爆炸作用下的毁伤指标研究

针对某水下目标的抗水下爆炸试验数据,阐明了选用加速度峰值和速度峰值作为测量指标的原因,然后通过相关分析法研究这些指标之间的相关性,利用正交旋转法的因子分析得到影响目标毁伤的公共因子,并通过分析正交旋转因子载荷阵选择出特征指标,讨论特征指标与毁伤模式之间的关系,最后分别利用公共因子数据和特征指标数据进行目标毁伤判别,两组数据的判别结果与实验结果基本一致,证明了特征指标选择的合理性.     

基于模型的水下机器人视觉悬停定位技术

根据7000米载人潜水器水下作业的需要和特点,提出了一种基于单目视觉位姿测量原理的水下机器人悬停定位方法,构建了包含水下目标识别与跟踪、三维位姿计算及水下机器人控制三项关键技术的水下演示实验系统。以自行研制的水下机器人控制系统实验研究平台为实验载体,以4个按正四面体分布的小球构成的合作目标为观察目标,在室内实验水池中实现了水下机器人悬停与定位演示实验。实验结果显示,系统能够弓I导机器人运动到指定位姿并实现稳定的悬停和定位。该项研究为基于模型的单目视觉三维位姿测量技术开辟了水下机器人应用新领域。     

基于LabVIEW的多通道视觉测速系统设计

目标运动速度与运动状态的快速预判是机器人避障、目标检测与跟踪的关键。经典的初级运动检测器（elementary motion detector,EMD）模型具有在局部范围内的速度矢量敏感特性,在此基础上结合波峰检测算法,提出一种动目标运动速度和运动状态的快速测速法。为验证所提方法的可行性和有效性,以线性排列的光敏传感器阵列为视觉检测单元,在LabVIEW开发环境中,利用雷赛SMC3380运动控制器和研华PCI-1747U数据采集卡,搭建了具有动目标运动控制及动目标信号采集功能的多通道视觉测速系统;通过多通道数据采集及动目标快速测速处理,实现了目标运动速度和运动状态的判别。实验结果表明：多通道视觉测速系统运行稳定,能够实现最大速度为80 mm/s（绝对误差小于±2 mm/s,相对误差小于±3%）,以及最大加速度为20 mm/s²的匀加速运动状态的动目标检测与判断。为机器人视觉感知器的动目标快速预判研究提供了新思路。     

Ultrasonic vector velocity measurement by projection ComputedVelocimetry

A new method of measuring complete vector components of target velocity is proposed. This method makes it possible to measure target velocity components both along and transverse to the beam axis in two steps. The first step is Fourier transformation of the received signals in the direction of the time-axis (the ultrasonic pulse emission number). The second step is projection integration in the polar-axis direction. These two steps provide the two velocity components along and transverse to the beam axis. The new method is similar to the Computed Velocimetry method (CV) proposed previously by the authors, except that it does not require Fourier transformation in the polar-axis direction. The theory for this method and results of numerical simulation are presented     

Application of a six-port wave-correlator for a very low velocity measurement using the Doppler effect

A new radar system based on a six-port wave-correlator is proposed for measuring the Doppler frequency of a moving object. The six-port wave-correlator is operated as a two-channel wave receiver and the vector relation, both amplitude and phase, between the two input signals is determined directly by measuring the power levels. By using the six-port wave-correlator, no circulator or mixer is needed for the phase measurement. The proposed system has been applied for the measurement of an object moving at a very low velocity. The experiment and simulation results at 10 GHz show that the target velocity around 0.2 mm/s has been successfully inferred, which proved the validity of the proposed scheme.     

弹丸破片测速的新概念与新方法可行性研究

由于弹丸的杀伤能力与其破片动能有直接的关系,因此,采用弹丸破片在定距离处平均击靶速度(破片存速)比采用破片平均飞散速度衡量破片杀伤能力更为准确,也更具有实际意义。在此概念基础上,本文设计了一种新的破片测速方法。利用破片穿入预置阻尼块发生侵彻现象时其侵彻深度与撞击速度的函数关系,采用现代传感器技术及数据采集处理技术,测量出破片侵彻深度,从而准确测定破片击靶速度与分布,为弹丸破片杀伤能力的评估提供了一种新的思路与方法。     

感应式线圈靶感应电势模型及其分析

感应式线圈靶是采用定距测时法测量弹丸运动速度常用的区截装置之一.将磁化弹丸等效为点磁偶极子,建立了其以一定速度偏离靶心穿过感应线圈靶的物理模型,运用电磁学理论,导出了磁化弹丸穿过线圈靶时产生的感应电动势的数学模型,根据此模型讨论了弹丸偏离线圈中心轴线对感应电动势过零点、过零点的斜率、感应电动势的幅值以及感应电动势极值点位置的影响,为线圈靶的合理使用提供了理论基础及一些建议.     

一种新型全光纤弹速测量系统的研制

研制了一种新型的利用激光光束反射原理的全光纤弹速测量系统。该系统采用了全光纤结构和光纤耦合器等无源器件,以输出光功率1mW, 工作波长1300nm的半导体激光器作为测试系统的光源,用光纤耦合器进行分光,实现了在一根光纤中同时传输光源和接受目标反射的信号光,避免了复杂的调节和准直过程。该系统结构简单、可靠性高,利用它,成功地测量了霍普金森杆发射的子弹速度,结果表明其速度测量相对不确定度小于1%。     

基于矢量水听器的南海海洋背景噪声测试

矢量声压振速联合处理建立在信号的声压和振速相位基础上,海洋环境边界影响将改变矢量声场声压振速的幅度和相位特性．首先根据南海环境条件结合水下目标辐射噪声测量,采用声场矢量简正波理论估算海面非相干偶极子噪声和水下点声源矢量强度随深度的变化,然后设计了可用于深海海域噪声测量的矢量水听器测试系统,获取了南海海域典型深度上的背景噪声矢量强度并进行了特性分析．结果表明：深海背景噪声谱级在500Hz以下基本上不随深度变化,在500Hz～3kHz频段浅深度背景噪声谱级略高于较深深度的背景噪声;振速垂直分量的背景噪声要小于声压和振速水平分量的噪声谱级．     

超声水浸法高精度测量玻璃材料声速的研究

材料的声速与其杨氏模量和密度有关,通过测量材料的声速可以评价材料的特性。相关研究表明,超低膨胀玻璃的声速是评价其热膨胀系数的关键参数,通过测量声速可以实现对超低膨胀玻璃热膨胀系数的间接无损测量。针对市售的超声声速测量仪器存在系统复杂且不易集成化的问题,结合高精度的数据采集卡设计了超声信号采集显示软件,并基于超声水浸脉冲反射法搭建了高精度的声速测量系统,系统结构简单,操作方便且较易集成化。采用该测量系统对制备的超低膨胀玻璃样品的声速进行了测量,结果表明该系统具有较高的声速测量分辨率,声速分辨率可达为0.2 m.s^-1,为使用超声声速法高精度测量超低膨胀玻璃的热膨胀系数奠定了研究基础。     

基于PIV技术的磨料水射流中固体磨料粒子速度分布实验研究

为了解决磨料射流磨料速度测试难问题,本文基于PIV技术,结合图像处理与滤波分析技术,提出了一种测量磨料射流磨料速度的非接触式测试方法。该方法能同时得出磨料速度以及磨料在射流中的位置信息。利用该方法对磨料射流进行磨料速度测试实验,实验结果表明：(1)利用该方法能快速地得到磨料射流中磨料速度;(2)利用该方法得到了磨料在喷嘴出口沿射流方向的速度变化规律,即磨料在喷嘴出口速度先增大后减小,存在速度最大处,意味着磨料射流存在最优靶距;(3)利用该方法得到了磨料沿射流径向的速度变化规律,磨料在射流中心速度最大,其速度从射流中心往射流边界方向逐渐减小,呈现出钟形速度分布。     

新型光学动态靶标模拟空间目标研究

  光学动态靶标是用于对光电经纬仪进行室内检测的重要设备.为检验新型光学动态靶标模拟空间飞行目标的能力,衡量其检测性能,验证其结构优点,利用Matlab软件模拟靶场常用飞行轨迹,对多种形式空间飞行目标进行仿真计算.得出靶标在模拟空间目标过程中各种参数的变化曲线,包括角度变化曲线、速度变化曲线以及加速度变化曲线;同时利用已有数据,拟合靶标俯仰角度误差曲线.仿真结果显示,新型动态靶标的速度、加速度匹配灵活,模拟目标区域广阔,模拟目标形式多样,且更加接近真实目标,与传统靶标相比,具有明显的创新性和实用性,其性能能够满足光电经纬仪室内检测的需要.利用靶标俯仰角误差曲线进行实时误差补偿的方法,为进一步提高靶标精度提供理论参考.