等束宽最佳扫描线列阵

线列阵波束从法线方向向端射方向扫描时，基阵束宽bw逐渐增大，而同时使基阵加权逐渐变浅，加权对束宽增大的影响逐渐减小，适当选取加权系数可使基阵束宽在波束扫描时基本相等。文中计算并分析了楔比雪夫加权线阵旁瓣级－rs与波束展宽系数fbw相对方向性指数（DI－DI0）的关系，给出了等束宽64元楔比雪夫加权线列阵的计算结果，最后分析了线列阵相对阵元间隔d/γ变化对（DI－DI0）的影响。     

线阵分裂波束处理技术在水声探测中的应用

声呐波束形成处理通常输出各个方位上的目标能量信息,利用指向性极大值位置给出目标的大致方位。为了得到更加精确的目标方位估计,需要寻找对目标方位微小变化作出灵敏反应的物理量。分裂波束处理所输出的各个方位二子阵的相位差信息,对方位变化十分灵敏,其测向精度接近于克拉美罗下界,不需增加太大运算量即可显著提高声呐系统测向精度,在水声中得到了广泛研究和应用。对线阵分裂波束处理在水声探测中不同的应用进行了梳理和总结,重点阐述了基于分裂阵半波束处理的被动声呐宽带相关检测、主动声呐相位单元化处理、超波束形成和水下慢速目标相位差空时方差自动检测跟踪(Automatic Detection and Tracking,ADT)技术的原理、处理流程和结果。     

多波束测深系统多子阵检测法的改进及其性能分析

多波束测深系统中,相位检测法是实现超宽覆盖测量的关键技术之一。分析了分裂子阵相位检测法和多子阵检测法,并基于对子阵结构的分析,改进了多子阵检测法,给出了多子阵检测法输出信噪比的表达式,讨论了子阵结构对输出信噪比的影响,在理论分析基础上选择了三种子阵结构对海上试验数据进行了处理,验证了分析结果。处理结果表明,在优化参数基础上,多子阵检测法不但可实现多波束测深系统的超宽覆盖,而且可改善系统对海底的检测性能。     

拖线阵自适应本舰噪声抵消系统

本文根据自适应噪声抵消的基本理论和拖线阵本舰噪声的时空特性,提出一种利用端射波束作参考、采用最小二乘格形算法的拖线阵自适应本舰噪声抵消系统模型。理论分析和计算机模拟表明,本系统是一个较理想的次最佳本舰噪声抵消模型。本系统对实际拖线阵试验数据的处理亦取得了较好的效果。     

小型综合平面声呐阵的研制

一、概况 本文所介绍的小型综合平面声呐阵是测深测潜测波测冰综合检测声响中的一个必不可少的重要部件。本声呐阵的主要特点是小型多功能。根据总体方案设计要求,水下声呐阵共分两大系统:(一)高频测潜测波测冰收发系统及(二)高低频合一测深收发系统。此综合检测声响对两个声系统的指向性开角及发射功率均有特定的要求。如对系统(一),-3dB开角测波时为窄波束而测潜测冰时为宽波束;对系统(二),-3dB开角均为宽波束,并要求发射功率分档选择可调。所以,声呐阵的结构设计在本研制项目中尤为重要。 为了满足总体设计方案要求,对系统(一)我们采用…     

固态拖线阵和液态拖线阵的试验分析

拖曳线列阵声纳以低频、大孔径等特点而受到关注。作为湿端的主要组成部分,拖线阵的发展也比较迅速。由于应用较早,液态拖线阵技术已经比较成熟。相比于液态拖线阵,固态拖线阵具有自身的特点,因此近年来对固态拖线阵的研究也逐渐增多。为了比较两种成阵工艺对拖曳线列阵性能的影响,进行了湖试,通过对湖试数据进行分析,比较两种拖线阵中阵元一致性和拖线阵波束形成性能的差异。结果表明,在阵元一致性方面,液态拖线阵和固态拖线阵的性能基本相似;在波束形成性能方面,静态时两者性能无明显的差别;在拖曳状态下,固态拖线阵对拖曳时产生的噪声敏感性低,因而具有更好的波束形成性能。     

密集拖线阵分步波束形成试验研究

本文给出对基元密排拖线阵进行分步波束形成与子阵处理得到的湖上拖曳试验主要结果,并和理论值作了比较.试验结果证明理论模型是正确的,本方案在工程上是可以实现的,必要的水下电子部件的体积和重量可控制在线阵组装的允许范围之内,能达到良好的可靠性:和标准方案相比,本方案的试验阵系统,信噪比增益改善9.5dB,系统品质因数提高了17.5dB.     

矢量水听器线阵波束图

本文研究了矢量水听器均匀线阵的采用不同方式进行波束形成的波束图,并和声压阵相应的量进行了比较.结果表明,相对于声压阵,在不增加阵孔径的前提下,利用矢量水听器阵获得的波束主瓣更窄,旁瓣更低.利用声压和振速的联合处理,去除了声压线阵方位估计中的左右舷模糊.     

参量相控发射阵的研制

本文介绍参量阵在信息传送、水下电话、海底剖面测量等应用的近年发展,以及参量相控发射阵在提高参量声呐性能方面的潜力:阐述矩形参量相控发射阵的设计和性能计算,给出测试结果。所研制阵的两个原频声波频率分别为f_L=41～45kHz,f_H=46～49kHz。差频声波频率f_N=3～8kHz。波束宽度θ_(-3dB)=6.7°,随f_s变化很小。在f_s=7kHz时,差频声源级SL_s超过186dB,参量增益G约为-41dB。在相控信号激励下,差频波束与原频波束同步扫描,在相控角θ_0不大时(θ_0≤12°),θ_(-3dB)几乎不随θ_0变化,当θ_0=12°时,SL_s平均下降2.2dB,可满足多波束发射的需要。     

基于线性预测的虚拟阵元波束形成

常规波束形成方法在信号频率一定的情况下,为提高其分辨率,需要增大基阵孔径,这在实际工程运用中受到了一定的限制。文中提出了基于线性预测技术的虚拟阵元波束形成方法。该方法在有限尺度基阵的情况下,运用线性预测技术,根据已知阵元的接收数据,估计虚拟阵元上的接收数据,使基阵孔径在虚拟的意义上得到了扩大,从而实现了高指向性窄波束,提高了基阵的指向性指数。仿真实验表明了方法的有效性。     

一种最佳空间滤波器在圆柱型基阵上的实现

根据最佳空间滤波器的数学表述,在圆柱型基阵上实现了最佳空间滤波器。研究了目标附近数个干扰源存在情况下弱信号检测及干扰的抑制效果。表明在圆柱型基阵上最佳空间滤波器能够有效抑制多个干扰、完成弱信号检测。设计的最佳空间滤波器实现方法可以方便地在圆柱型基阵上实现。     

模拟退火算法设计阵元缺失基阵方向图的方法

基阵方向图设计是声纳设计中的核心和重要部分,由于声纳系统的使用环境比较复杂,为了快速、有效地在阵元缺失的情况下对基阵方向图进行设计,引入了模拟退火算法对这类问题进行处理。模拟退火算法是近年来出现的全局优化算法,易于编程、有良好的收敛性。计算机仿真结果表明,模拟退火算法可以很好地完成在阵元缺失情况下对基阵方向图的补偿设计。     

基于时延优化的三维成像声呐视野展宽方法研究

针对平面阵,研究并探讨了一种近场聚焦波束形成中时延参数的优化方法,以扩大三维成像声呐的有效视野范围。该方法是在方位角和俯仰角重新定义时,将精确的近场时延表达式按泰勒公式展开,取前三项,并对每一项进行加权。然后,通过求三个加权系数的偏导,再令其等于0,得出最优加权系数,此时优化的时延表达式与精确的近场时延表达式的误差最小,即优化的时延表达式更接近于精确的时延表达式,能够有效地用于扩大成像声呐的有效视野。最后,通过计算机仿真验证了该方法的有效性。     

声纳基阵信号模拟器实时软件的开发

声纳基阵信号模拟器是一种实用的、可近似仿真实际监测目标及使用环境的阵元级信号发生器。声纳基阵信号模拟器的使用将有效缩短数字式声纳的研制周期，大大减少湖试和海试的次数。文章中以通用信号阵列处理系统为运行环境，详细介绍了一种声纳基阵信号模拟器实时多任务系统的软件设计与开发过程，分析了该软件系统中所有基本任务的功能以及多任务之间的通信关系，并且最后给出了该实时多任务软件在通用信号处理机上的实现拓扑图。实践证明，该套软件功能完备，且具有很好的实时性和稳定性，非常适用于现代声纳工程领域。     

三维前视声呐信号处理方法

三维前视声像声呐是安装在小型水下载体上的重要声学探测设备。提出了基于波达方向估计技术的三维前视声呐信号处理方法,接收阵水平方向采用波束形成技术,垂直方向采用波达方向估计技术。在波束内采用分裂孔径相位法提高水平方向分辨率,形成声呐阵前方的三维声像。仿真结果和水池实验结果表明:在接收阵面面积相同的条件下,能够获得优于常规技术的分辨率,可以实现点目标和连续目标的探测,适合于在水下载体上安装使用。     

Performance and optimum design analysis of convective fin arrays attached to flat and curved primary surfaces

A model has been developed analytically to carry out the performance and optimum design analysis of four fin arrays, namely, longitudinal rectangular fin array (LRFA), annular rectangular fin array (ARFA), longitudinal trapezoidal fin array (LTRA) and annular trapezoidal fin array (ATFA) under convective cooling conditions. The performance parameters such as fin efficiency, fin effectiveness and augmentation factor are evaluated for a wide range of design variables. It has been observed that the conduction through the supporting structure and the convection from the interfin spacing have a pronounced effect on the performance of a fin array. The optimum fin dimensions in a fin assembly have been determined by consideration of the constant total height of the fin assembly and interfin spacing. From the results, it can be highlighted that the optimum fin dimensions in fin arrays differ from that of the individual fins.     

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。     

三元阵被动测距在浅海低频条件下的声速修正

声速是三点被动测距方法中影响距离解算精度的重要参数,当声呐系统的工作频率较高时,一般直接使用海水声速。但随着远距离探测声呐技术的发展,声呐工作频率越来越低。浅海波导中传播的低频声信号的相速度和群速度明显不同于海水声速,选取哪个声速项用于距离解算是一个值得研究的问题。通过理论分析与pekeris波导中的数值仿真,确定了三点被动测距解算公式中的速度项应为相速度。仿真结果表明选用简正波相速度用于距离解算能有效降低浅海低频时三点被动测距方法的误差。     

MIMO声纳:概念与技术特点探讨

对多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）声纳的概念和技术特点进行了分析。根据所采用的分集技术的不同,将MIMO声纳分为密集式MIMO声纳（采用波形分集）和分布式MIMO声纳（采用空间分集）。对密集式MIMO声纳的优点如自由度的增加、灵活的发射信号设计、自适应技术的直接使用和虚拟阵列等进行了介绍,并指出其发射阵增益损失对探测距离的限制。将分布式MIMO声纳分为发射／接收全分集的MIMO声纳和仅发射分集的MIMf）声纳讲行介绍,并认为这两种声纳可以并入多基地声纳的范畴。     

密集式MIMO声呐高分辨成像实验研究

为验证密集式多输入多输出(Multi-Input Multi-Output,MIMO)声呐高分辨成像算法的有效性,进行了水池实验并获得了期望的高分辨成像结果。首先,将成像算法分为角度维高分辨成像和距离维高分辨成像两种,分别建立了各自的成像处理流程。角度维高分辨成像基于虚拟阵列波束形成算法,距离维高分辨成像基于大带宽信号合成算法。然后,根据两种处理流程选择合适的发射信号和阵型,并据此搭建密集式MIMO声呐高分辨成像平台进行水池实验。最后,通过与传统单输入多输出(Single-Input Multi-Output,SIMO)声呐的成像结果进行对比,证明了MIMO声呐可结合发射信号、阵型和相应的处理流程获得更高的角度分辨率和距离分辨率。