舰载水声系统信息融合性能评估

以检验舰载水声系统信息融合性能为目标，提出一种在海洋声学环境、敌我战术机动过程和声纳处理结果仿真条件下的水声系统信息融合性能评估方法，通过某型水声系统的两种融合模块的实际评估应用，证明该方法有效可行．     

水声换能器及其研究和发展

阐述了水声换能器和频响特性、指向性及不同尺寸和频率范围的换能器的多种不同的校准方法，就其优缺点进行了比较。并具体介绍我国自声学院声学所成立以来水声换能器在换能材料和声学无源材料、换能吕和基陈以及水下电声测量等3个方面的取得的研究和成果。介绍了在压电陶瓷、吸声材料、换能器各种基阵等方面取得的国内外领先成果和应用现状。最后给出我国水声换能器的发展方向及动态，对其发展前景作了展望。     

变速M元扩频水声通信系统研究

针对不同的水声信道和不同的接收信噪比有着不同的最优传输速率的思想,文章根据水声信道的特殊性,提出了一种基于M元扩频的新型水声通信系统,采用不同的码本以实现不同的通信速率。文章阐述了几种码本的产生方法和性质,通过仿真,获取了在几种通信速率在加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN)和衰落信道下的误码率曲线,并得到了在10-4误码率要求下所需的信噪比,为水声通信系统的灵活性和适用性提供了一种新的解决方案。     

水声数字通信

随着我国经济的高速发展，科学技术的不断进步，信息容量的不断增多，二十一世纪已经成了信息化时代，并且随着现代数字信号系统、数据挖掘技术的应用发展，数字通信技术已经越来越成熟，并且逐渐应用到各个领域中，并且在很多领域，数字通信技术都有了很大的应用突破。我国的军事近年来有了很大的提高，在海洋探索领域有着极大需求，所以，水声数字通信这一技术有着很大的发展前景。本文将对这一技术进行详细的介绍。     

空间滤波器水声信号预处理方法研究

浅水水声信道受多径传播、时变和空变等特性的影响,由水听器直接观测到的信号大多是信噪比低、多种信号叠加而成的复杂信号,难以准确提取特征信息及信源分离。针对以上问题,提出基于空间滤波器的多源复杂水声信号的预处理方法。该方法通过Hilbert变换将直接观测信号构造成解析信号来抑制虚像,使用波束形成算法来实现对方向角的选择,在指定方位角下得到期望信号。仿真及试验结果表明:信噪比为0 d B时,通过空间滤波器对多源复杂水声信号进行预处理,可以有效地抑制噪声,并有效区分处于同一时间段、同一频段的多个源信号,经处理后的信号与源信号的相似度可达0.9853,对实际信号处理也可达到较好的效果,解决时频域很难处理的问题,进而为后续的研究工作提高精度。     

全相位频谱校正技术在水声通信中的应用研究

多普勒效应是影响水下移动通信性能的主要因素,准确估计多普勒频移对提高通信系统可靠性具有重要意义。在进行离散频谱分析时,时域非整周期截断会造成频域能量的泄漏,导致频谱估计精度降低。全相位频谱分析具有良好的抑制频谱泄漏特性及相位不变性。仿真验证了全相位频谱校正技术相对于传统频谱校正技术在估计性能上的优势,并在此基础上探讨了全相位频谱校正技术在水声通信中的应用。采用全相位频谱校正技术进行多普勒频移估计,进而进行多普勒补偿以降低通信系统误码率。仿真结果表明,全相位频谱校正技术能够实现高精度多普勒频移估计,从而提高水下移动通信系统的可靠性。     

基于博弈论的水声对抗效果评估研究

水声对抗干扰是目前水下战场作战的主要对抗方式,对抗干扰效果是衡量水声对抗器材作战效能的一项重要的综合性指标,定量地评估水声对抗器材的对抗干扰效果对试验、训练、演练和实战十分重要。这里采用博弈论的方法建立水声对抗评估模型,通过仿真计算与分析,定量地对水声对抗干扰效果进行动态评估,研究解决水声对抗的全系统、全过程评估问题。     

有限元法分析1-3型压电复合材料换能器

1-3型压电复合材料圆柱型换能器由薄片状1-3型压电复合材料沿金属薄壁圆管周期排列粘贴而成。根据换能器实际结构和1-3型压电复合材料等效参数模型,利用有限元法在ANSYS中分别建立了两种仿真模型。为验证等效参数模型的可靠性,实验通过改变模型结构尺寸,使换能器内半径从20mm变化到50mm,每5mm作为一个数据点进行建模。仿真计算相同结构尺寸下两种模型的径向振动频率,比较显示两种模型仿真结果接近,平均相对误差仅2.3%。因此,可利用模型II代替模型I对1-3型压电复合材料圆柱型换能器进行仿真分析,从而简化建模和计算。在此基础上,利用模型II分别模拟了该种换能器在空气和水中径向振动频率附近的导纳、发射电压响应和接收电压灵敏度等性能。     

基于稀疏布阵的实时三维成像声纳系统

水下实时三维成像声纳系统可以有效地提高对水下目标探测及识别的能力,本文提出基于稀疏面阵的实时三维成像声纳系统,该系统包括3个部分:窄带信号发射系统、稀疏布阵接收系统及信号处理系统。信号处理系统在远场情况下采用二维FFT波束形成获得目标三维成像,近场情况下采用自聚焦二维FFT波束形成获得三维成像结果。相比于直接相移波束形成,稀疏布阵情况下采用二维FFT波束形成算法具有更小的计算量和内存需求量的优势。基于该成像算法,设计并实现一套实时三维成像声纳系统,通过多次湖上及海上实验对该系统进行测试,实验结果表明:该系统可以获得水下近场及远场目标的三维图像并满足实时成像的要求。     

一种改进的水下运动目标远航程导航定位方法

当前水下运动目标定位主要采用船载水听器基阵-声信标跟踪定位方法和船拖水听器基阵-声信标跟踪定位方法,但这两种方法存在跟踪定位精度较低、实施难度大以及设备维护修理困难等问题。基于此,提出了采用水下目标加装光纤陀螺仪-差分全球定位系统(DGPS)组合制导技术,以实时测量、记录水下目标的航行姿态、航行速度和位置坐标,通过编码把目标的位置坐标数据实时转换为同步水声多频多脉冲时延编码信号发射,利用船拖水听器测量水声多频多脉冲时延编码信号,通过船载基站实时解算,从而实现指引测控船完成远航程水下目标的实时跟踪、定位、监测任务。试验结果表明,该方法可有效实现对远航程水下目标的跟踪定位和实时监测。