相控阵多普勒计程仪的相控波束形成

多普勒计程仪采用相控阵进行声波信号的发射和接收,不仅能够大大缩小换能器的体积,提高计程仪的适装性,还能依托相控阵本身的物理特性,无需进行声速补偿,所以在低频段获得了较多的应用。首先介绍了一维线阵波束形成的基本原理,然后分析了一维线阵的波束形成,获取多普勒计程仪发射波束及接收波束的方法,最后利用自制平面相控阵的水池测试结果与理论计算进行对比,结果表明,自制的相控阵满足多普勒计程仪的使用需求,为宽带大深度多普勒计程仪的制作奠定了基础。     

宽带声学多普勒计程仪性能试验分析

宽带声学多普勒计程仪与窄带声学多普勒计程仪相比,具有更高的测速精度和更广泛的应用价值。其中宽带信号的编码形式是提升宽带多普勒计程仪性能的重要因素。文章利用宽带测速的标准差公式分析了宽带多普勒测速精度的误差来源,提出了采用差分全球定位系统（Differential Global Positioning System,DGPS）和iXSEA公司的Octans光纤罗经组合测速参考系统进行测速精度考核的试验方法,分别对63、31和15阶（即码元数）的三种m码形式的编码序列脉冲,在高航速和低航速下,进行了对地和对水的测速考核试验以及数据分析。试验结果表明,宽带声学多普勒计程仪具有比传统计程仪测速精度高、稳定性好的特点。文章为宽带多普勒计程仪在实际应用中的参数选择提供了重要的试验依据。     

改进的相控阵多普勒计程仪波束形成技术

目前相控阵式多普勒计程仪的基阵体积比活塞式多普勒计程仪已经缩减了很多,该技术只需通过一个收发共用的平面基阵实现信号的发射和接收,可以同时形成4个方向的波束,大大减小了基阵的尺寸,同时还消除了声速变化对测速的影响。但在中深度和大深度多普勒计程仪设备中,换能器基阵的体积仍然限制了其适装的载体种类。以多普勒计程仪小型化思想为核心,分析了密排相控阵多普勒计程仪波束形成技术,对多普勒计程仪进行集成化、小型化设计。针对密排相控阵波束形成技术,比较其发射指向性、声源级、信噪比、系统复杂度与稀疏相控阵的差异。分析表明,在相同频率、相同发射功率以及相同尺寸的条件下,密排相控阵的收发联合响应较稀疏相控阵提高近6 dB。同时在相同测速作用距离的条件下,利用密排相控阵技术可以减少换能器阵元数,从而减小换能器尺寸,达到小型化的目的。     

宽带声学多普勒流速剖面仪作用距离估计

宽带声学多普勒流速剖面仪,由于其具有很高的空间分辨率和时间分辨率,所以在水文、运输、测控等方面都有很广泛的应用,而其最大作用距离对于其应用范围具有重要意义。根据主动声纳方程各项的意义,分析了深度单元厚度、温度和频率等条件因素对宽带声学多普勒流速剖面仪作用距离的影响,从而对宽带声学多普勒流速剖面仪的最大作用距离进行估计,得到理论计算值。将理论计算值与RDI公司的宽带声学多普勒流速剖面仪作用距离进行比较,作用距离范围吻合性很好。对BBADCP以及具有相同工作原理的声相关计程仪、多普勒计程仪和NBADCP进行对比分析,指出它们在作用距离上的区别。     

相控阵声学多普勒计程仪的信号处理模块设计

主要介绍了相控阵声学多普勒计程仪信号处理模块的基本结构特点和相关软硬件实现方法。     

适用于MAUV的变基线定位系统

为了满足多关节潜器(MAUV)在深海进行精细化探测的需要,实现其在基线长度实时变化的情况下仍能进行高精度定位,设计并实现了一种适用于MAUV的变基线定位系统。该定位系统通过水听器阵列获得潜标发射的线性调频(LFM)水声信号,利用同步时延估计算法得到时延信息;辅助以光纤陀螺仪、关节转角传感器数据,通过基线解算算法更新基线长度及姿态参数;结合温盐深仪、多普勒计程仪数据,利用变基线定位算法计算得到MAUV的三维位置坐标。通过基于Bellhop的定位仿真及消声水池实验验证,结果表明该定位系统具有稳定性强、定位精度高的优点,其定位精度优于斜距的1%,能满足MAUV在深海工作的定位要求。     

相控阵声学多普勒计程仪应用程序开发

介绍了Vx Works操作系统下,相控阵声学多普勒计程仪信号处理应用程序的开发。湖试中,采用高精度的差分GPS作为比对设备,验证了方案的有效性和可行性。     

多普勒计程仪的数据降噪算法

多普勒计程仪输出的船速数据中含有偏差较大的点,即野点,在数据处理时必须将其去除,否则可能会导致组合导航系统中的卡尔曼滤波发散。同时输出数据由于受到随机误差的影响,会导致数据的平滑性能变差。提出了一种多普勒计程仪的数据降噪算法,该算法首先利用改进的中值滤波方法去除数据中的野点,再利用小波阈收缩去噪算法去除随机误差。仿真结果表明,与传统的中值滤波相比,该算法能极大地提高处理增益,并且有很高的应用价值。     

JX-1型声相关计程仪的研制

JX—1型声相关计程仪是采用实时相关技术进行速度相关介算从而获得舰船航速和航程的水声设备,它能测量舰船的绝对速度,测速与水中声速无关,因而测量精度高,并有发射功率低、换能器体积小、重量轻、结构简单、维修和更换不用进坞等优点,同时具有测深功能,另外当海深超过235米时也能测出舰船相对于水层的速度,是舰船近期较为理想的导航仪器。 JX—1型声相关计程仪样机经验收试验,型式试验,动态试验及用户试用,船检,结果表明各项技术指标均达到设计要求,工作稳定可靠,于1988年7月通过设计定型。 该计程仪采用脉冲工作体制,混合相关法测速原理…     

多卜勒计程仪的发展概况

近年来,船用多卜勒计程仪在军民用上得到了较大的发展.本文介绍了国内外的一些发展概况,从按Janus法配置的基阵一直到相控阵,同时将本单位研制的多卜勒计程仪与国内外的计程仪作了比较.