匹配场目标定位的并行遗传算法实现

针对匹配场声源定位算法中存在的固有并行性,构建了匹配场声源定位的并行计算算法框架,并引入并行遗传算法作为匹配场处理的寻优工具.根据匹配场处理的实际特性,对并行遗传算法的操作算子及评估标准进行了合理设计,使其快速收敛.以网络互联的双核PC机作为并行计算硬件平台,在Windows XP操作系统和MPI并行环境中对匹配场定位的并行算法进行了测试和分析.研究表明:采用并行遗传算法实现匹配场声源定位方法优于传统网格法,可有效节省算法运行时间,快速实现声源定位.     

不规则海域收发合置混响强度建模与验证

＂不规则海域＂是水平边界和海底边界形状不规则的海域。从边界混响产生的物理机理出发,以射线声学为基础,用Lambert散射定律计算海底和侧壁面的散射,建立浅海不规则海域混响强度模型。该模型仿真计算出的收发合置平均混响强度与实验数据测得的混响强度相符。该混响强度模型能准确地计算此类海域的平均混响强度。     

声屏蔽水下多址接入研究

针对水下多用户通信中存在的多址干扰问题,提出一种基于声屏蔽的多址接入方法。声屏蔽是利用不同信源与接收阵之间的多途信道差异实现多址接入的。通过对接收信号的屏蔽聚焦处理,使得多址干扰被有效抑制,信源信号被时反聚焦后得到增强,多途影响将明显减弱。将声屏蔽与正交频分复用(OFDM)结合,设计出了基于声屏蔽的OFDM多用户通信系统,该系统可以在不占用额外带宽的条件下实现多用户通信。通过理论分析和仿真研究表明:声屏蔽不仅能够抑制多址干扰,同时也对期望信号进行聚焦,可以有效提高通信系统的数据吞吐量,降低误码率。此外,声屏蔽允许在同一方向上对不同用户同时通信。     

平面波与层状多孔介质海底的反射和透射

针对典型的海底介质结构情况,研究了从海水入射到含有非固结沉积层的层状流体饱和多孔介质海底的平面波的反射和透射问题,分析了沉积层和基岩中纵、横波速度和衰减的频散变化特点,在沉积层厚度和频率变化时,对海水-海底界面上的位移势函数反射系数进行了计算和分析。研究结果表明：在沉积层厚度一定的情况下,较高频率时,沉积层对海水中声场的影响较大,而频率较低时,基岩对海水中声场的影响较大。在以不同的掠射角入射时,由于沉积层中质点的法向共振,广义位移势函数反射系数随频厚积的变化曲线会出现一系列的共振峰,随着掠射角的减小,共振峰个数减少,但共振峰的幅度会增加。     

子载波间隔对广义多载波水声扩频性能的影响

针对广义多载波扩频(MC-DS)系统的子载波间隔变化对系统性能的影响,通过将多载波技术和扩频技术相结合的方法,来提高扩频的通信速率和多载波通信的稳健性.广义MC-DS系统可以通过调整子载波间隔,改变扩频增益和频谱交叠程度来应对复杂的水声信道.讨论了在水声多途信道和高斯白噪声信道下该系统随子载波间隔变化的误码性能,根据误码率曲线可以选出使误码率达到最小的最优子载波间隔,从而为系统的最优设计提供了依据.     

单矢量水听器OFDM水声通信技术实验

针对水声通信中信道特性复杂、低信噪比的情况,为提高水声通信质量,在理论研究OFDM与矢量信号处理技术基础上,提出并设计了一套基于DSP平台和三维同振型矢量水听器的矢量OFDM实时水声通信调制解调器.在哈尔滨市松花江水域中进行了水平方向上矢量水声通信实验.实验结果表明,系统达到实时通信的要求,在4.3 km的水平通信距离上、QPSK调制、1/2卷积码编码、通信频带4～8 kHz的条件下,通信速率达到1 873 bit/s,最终误码率低于10-4,矢量OFDM比标量OFDM水声通信误码率有明显改善.     

单矢量传感器MUSIC算法的DOA估计及性能评价

针对单矢量传感器MUSIC算法在实际工程应用中存在性能恶化的问题,通过理论分析和数值仿真研究了幅相特性因素对其方位估计性能产生的影响,推导了幅相特性不一致条件下算法的空间谱估计表达式,同时给出了一种基于单矢量传感器通道功率盲归一化思想的改进算法.研究的结果表明:通道的幅相特性不一致将导致空间谱的谱峰变宽,并使空间谱估计的结果产生偏差甚至"伪峰";而改进的算法在保证方位估计精度的同时改善了目标的方位分辨能力,消除了传统算法空间谱中可能存在的"伪峰".湖试数据的处理结果进一步验证了改进算法的有效性.     

时间数字转换技术在三维海流计中的应用

随着电子技术的进步,通过数字电路实现微小时差的测量成为现实,时间到数字转换(TDC)技术已经广泛应用于测量等领域。本文介绍ACMA公司生产的TDC-GP2时间数字转换芯片,通过设计一套实用的电路系统应用于超声三维海流计系统。实验分析表明,通过此方法测量脉冲到达时间间隔可以获得亚纳秒的时间分辨力,并可实现精确的三维流速测量,测量精度达到±3mm/s。     

基于图像频域方向模板的目标检测方法

运用傅里叶分析方法,利用水平方向、垂直方向、45°方向和135°方向直线的频域模板对侧扫声纳图像在4个方向上进行投影分解,根据子图像在4个方向上投影的能量和,设定门限判断有无目标,并粗略估计目标的位置。实验结果证明,该方法对于纹理较强的侧扫声纳图像中感兴趣区域(目标)的检测有较好的效果。     

运动目标低频矢量宽带谱干涉结构及其应用研究

随着安静型技术的飞速进步,舰船和潜艇的辐射噪声总源级越来越低,但其低频成分很难消除。推导了低频矢量声场双曲线方程形式的声场干涉条纹方程,建立了双曲线参数与目标运动参数的关系。分别利用射线理论和波动理论模拟了低频声场,计算了运动目标声压和水平、垂直振速的干涉谱图,采用短时傅里叶变换与霍夫变换结合的方法对干涉结构图进行处理,估计舰船目标的运动参数。仿真结果表明,利用运动目标的低频矢量宽带干涉谱可以有效估计出目标的运动参数,同时,垂直振速的干涉谱图参数估计结果较前两种谱图误差小。