矢量传感器在鱼雷被动声自导中的应用研究

在攻击目标采用各种隐身技术的条件下,提高水中兵器的有效探测距离是水中兵器研制工作中面临的重要课题。该文探讨了矢量传感器在鱼雷被动声自导中的应用,介绍了矢量传感器的组成及实现方法,设计了基于并行数字信号处理阵列机的硬件模块和相应的系统软件,并进行了系统联调和水池验证实验。实验结果表明,采用声压-振速组合传感器可以有效降低鱼雷自导系统的工作频率,减少信号的传播损失,从而增加自导系统的作用距离,提高方位估计精度。     

基于潜艇的声自导鱼雷双雷齐射研究

针对潜艇进行双雷发射时相邻两声自导鱼雷发生互导现象的问题,对潜艇的声自导鱼雷双雷齐射进行研究。基于声自导鱼雷互导产生的原理,建立了避免互导的数学模型,并以某型声自导鱼雷为例,通过2种不同速率、不同射距条件下散角随发射敌舷角的变化曲线,推导出按扇面齐射的最优散角。分析结果对于部队进一步使用双雷齐射,最大限度地发挥其作战效能有着一定的意义。     

基于平行航向的声自导鱼雷齐射研究

为实现两雷自导扇面的连续覆盖、避免鱼雷互导且具有最大的目标捕获概率,建立了基于平行航向齐射的数学模型;针对某型声自导鱼雷,研究了不同条件下鱼雷最优展开航程和展开散角的关系,最后以某次鱼雷齐射攻击为例,通过图表在解算出目标距离的情况下给出了鱼雷散角和最优航程的选定方法;研究结果对指导部队进一步使用鱼雷齐射战术、有效地组织火力打击提供了有力参考。     

基于质点振速测量的低空目标定向算法研究

声测被动定向是声学监视技术的重要研究内容。为实现对低空运动目标的声学监视,提出一种基于声矢量传感器原理的被动定向方法,推导出基于质点振速测量的定向算法,采用实测噪声信号对定向算法进行数值仿真,结果表明：当传感器尺寸为0.3 m、信号信噪比为0 dB时,定向精度在2°以内。通过外场实验,研究该传感器的质点振速指向性,得到了其质点振速指向性图,该传感器具有较好的空间指向性。外场实验证明：该定向算法具有较高的定向精度,能够用于低空目标的声测被动定向,有较好的应用前景。该研究成果可直接周于空中运动目标,如飞机、导弹和无人机等目标的声测被动定向。     

单矢量差分幅度相移键控正交频分复用水声通信研究

为了在不牺牲通信带宽利用率的前提下,进一步提高水声通信质量,在描述高阶差分幅度相移键控调制技术和单矢量信号处理技术的基础上,基于矢量水听器和高阶差分调制技术,提出一种应用于正交频分复用（OFDM）通信体制中的高速水声通信系统。根据实际水域声速梯度真值,利用信道仿真软件建模实际水声信道,仿真研究通信系统在此信道下的通信性能。研究结果表明：对矢量水听器采集的声压和振速通道信号进行p+3v_c线性联合处理可获得增益,单矢量差分幅度相移键控OFDM通信系统比标量差分幅度相移键控OFDM系统的通信效果有明显改善,验证了该系统的可行性和优越性。     

基于时延的被动声探测阵列综合仿真比较

智能雷弹通过对空中目标噪声信号的探测处理来得到目标方位，传声器阵列是雷弹声探测的工具，它的形式直接影响到定位的算法和精度。现有的阵形主要为平面四元阵、立体四元阵和立体五元阵，文中在分析了影响定位精度的几种因素后，在综合考虑误差影响的情况下对阵形进行了仿真对比，结果表明立体阵相比平面阵在俯仰角估计精度上有较大提高，受安装和有效风速影响小，性能优于平面阵。     

被动声探测系统的时间延迟估计技术

综述了被动声探测系统的时延估计方法，分析了现有时延估计方法的优缺点，结合国内外研究现状，评述了被动声探测系统时延估计技术的发展。     

直升机目标被动声跟踪算法及其仿真研究

提出了包含多普勒频移和声传播时间延迟的接收信号模型,提出了在直升机目标做匀速直线运动的条件下,将声基阵获得的测向信息与多普勒频移信息融合,估计目标运动参数的算法,并用蒙特卡罗方法分析了该算法的估计精度;仿真结果表明该算法可实现较高的估计精度,测距精度满足实用要求,最后研究了应用该算法的自适应跟踪问题。     

兵器实验场炮弹爆炸点被动声定位系统的技术研究及误差分析

文中设计了一种六元十字阵被动声定位系统，该系统可以实现对空中及地面目标的被动声定位。讨论了阵列元间距、时间测量精度等因素对定位性能的影响，并进行了仿真。仿真结果表明．该系统消除了目标方位变化对测距和测向精度的影响，具有较好的测距和测向能力。     

基于甚低频声干涉结构的目标径向运动速度估计

为探测安静型潜艇,宜利用其50Hz以下的共振线谱声辐射。采用双水听器声压互谱无功分量和单矢量传感器垂直复声强有功分量2种时空变换获得了线谱声场较简明的干涉结构。以此为物理基础,利用建模或有效深度近似模型预报水平相干距离,并基于干涉结构测量目标渡越一个水平相干距离尺度的时间,实现对目标径向运动速度的估计。仿真研究表明:声速剖面、海底存在吸收和存在剪切波等方面不影响干涉结构的周期变化,验证了甚低频声场稳定的相干性;建模及有效深度近似2种方法均能获得足够精度的径向运动速度估计。     

基于辐射源频域和空域信息的无源定位算法及其可观测性分析

为了克服无源时差定位系统中存在的模糊问题以及纠正传统的扩展卡尔曼滤波算法的病态特征,文中提出了一种测量目标辐射源到达方向和多普勒频率信息的修正协方差扩展卡尔曼滤波算法。同时,分析得到了该模型定位可观测的充要条件。计算机仿真结果证明了上述方法的正确性。     

Research of the Adaptive Beamformer Based on the Frequency Energy Normalization

An algorithm of broadband minimum variance distortionless response （MVDR） based on the frequency energy normalization is proposed. First, every narrowband frequency component of the broadband signal is normalized by the total narrowband energy of all array elements, and the narrowband power is calculated by MVDR. Finally, final spatial energy spectrum can be obtained by averaging or summing all results of every narrowband frequency bin. Any prior-information about the noise or the signal is unnecessary for the proposed method in this paper. The processing gain of the proposed method compared to the conventional broadband MVDR can be obtained as long as the amplitude fluctuation of the array noise frequency spectrum is severer than that of the target signal. The validity of the method is validated by the optimal signal detection theory. Simulation and real data are used to validate the performance of the method. Analysis results show that about 4 dB processing gain compared to the general broadband MVDR can be reached by the proposed method.