某型蛙人运载器辐射噪声测量与特征分析

蛙人是港口和水下设施的重要威胁，蛙人运载器产生的辐射噪声是对依靠运载器执行任务的水下蛙人实施警戒探测的重要依据，目前利用声学系统被动探测是发现水下蛙人的有效手段之一。文章针对某型蛙人运载器的实际探测问题设计了声学测量实验，实验包括消声水池测量和海上测量两部分，目的是获取蛙人运载器的有效声学特征，包括声源级、指向性、功率谱、LOFAR谱和DEMON谱等，获得有效的轴频、叶频及其各次谐波簇。在实验测量的基础上，系统分析了某型蛙人运载器辐射噪声的典型时频变化特征，为水下蛙人运载器的警戒探测提供实测数据支撑。     

闭式蛙人目标强度预报及试验

闭式蛙人穿戴潜水服、眼镜、头盔和脚蹼，同时携带水下闭路呼吸器等在水下工作。本文通过理论建模和试验，研究水下闭式蛙人回声特性。将非刚性表面高频条件下目标回声特性预报的板块元方法算法进行局部修正，以适应考虑遮挡情况下不同属性材料组合目标回声特性预报计算。建立闭式蛙人潜水装备的分层介质反射系数模型，结合其几何外形的三维精确建模，计算闭式蛙人回声特性。给出了游泳姿态的0°～360°目标强度、回波时域角度谱、蛙人表面亮点分布等细致的计算图像。开展了真实闭式蛙人的湖上试验，理论计算与试验测量进行了对比分析。研究表明，气瓶、潜水服是主要的回波贡献，闭式蛙人目标强度概率分布区间在频率为50、70 kHz时为-20～-13 dB，在频率为80 kHz时为-23～-17 dB。     

蛙人水下信息系统发展综述

蛙人水下信息系统是蛙人水下作业和作战的主要信息保障系统,为蛙人提供水下通信、引导定位、导航和探测服务。当前,蛙人水下信息系统尚未形成完整的系统体系结构,尚处于零散的设备发展阶段,无法整体有效地解决蛙人水下信息保障难题。为此,针对蛙人水下信息辅助装备的发展现状,提出蛙人水下信息系统的概念,并以此为框架,梳理了水下信息系统的功能体系和组成结构,分别阐述了各部分发展现状和趋势,以期为蛙人水下信息保障设备发展提供参考。     

国外海军水下特种作战研究

水下特种作战是各国海军热点研究的一种作战形式,已研制了多种特种作战装备,并逐步应用于军事斗争实际。可以预见,在未来海上作战中,水下特种作战将成为决定海上作战胜利的关键要素。对国外水下特种作战的作战样式、特点和装备进行了深入分析,研究其水下特种作战的组织指挥,这对发展水下特种作战有着重要的军事意义。     

Study on forearm swing recognition algorithms to drive the underwater power-assisted device of frogman

The frogmen have a great demand for the underwater power-assisted device (UPaD) because of their poor working conditions and complex missions. Although the wearable power-assisted device on land has been diversified, the development of UPaDs is relatively slow. Meanwhile, the most of current small frogman transport equipment is needed to be manipulated by the frogmen with their hands with the aim of changing their moving speed or posture, which increases the difficulty of frogmen executing their tasks. The major contribution of this paper is to develop a method that frees the hands and realizes power assisting at the same time for frogmen, which can be applied to drive the UPaDs of frogmen. Two posture recognition algorithms based on the Human–Computer Interface have been promoted. The algorithms can recognize the forearm swings of the wearer of UPaD, calculate the frequency of the wearer's forearm swing, and adjust the moving speed of the wearer's UPaD according to the wearer's forearm swing frequency. Moreover, we evaluate the performance of two algorithms recognizing forearm swings underwater from four different subjects. Meanwhile, one of the two algorithms is improved and evaluated by experiments from the previous four subjects. The results of accuracy of two algorithms recognizing the wearer's forearm swing are more than 90%. The performance of the speed regulating system of UPaD based on the designed two algorithms is also acceptable.     

蛙人水下语音通信技术研究现状和展望

蛙人水下语音通信机是蛙人进行水下行动和作业必不可少的装备,在军事和民用等领域受到越来越多的关注。首先介绍了国内外蛙人水下语音通信机产品和技术的研究现状和成果,然后对蛙人水下语音通信机领域发展面临的关键问题进行了详细讨论。指出了越来越多的基于数字信号处理技术的调制解调技术被运用到蛙人水下语音通信领域中,可有效降低水下蛙人语音使用中多途效应和海洋环境噪声等干扰因素,提高通话质量,并已成为主要的研究方向;在结构方面,蛙人水下语音通信机由分体式、大体积向模块化、小型化、低功耗和一体式转变,这也成为未来发展的趋势。     

蛙人呼吸特征实验研究

为研究蛙人的声辐射特性,对蛙人的被动探测及其警戒系统的建立提供数据与实验支撑,进行了以携带开放式呼吸器的蛙人为对象的实验研究。通过湖上实验,采集了蛙人的呼吸声信号,利用功率谱、时域波形包络、包络谱对信号的时频特征进行了分析。结果认为蛙人的功率谱在低频段起伏比较明显,高频段比较平稳;高频段时域波形包络比低频段时域波形包络呈现更加明显的周期性,周期约为3s;时域波形的包络谱在0.3~0.4Hz之间有一个明显的峰值,此特征可作为识别蛙人的重要依据之一。采用包络谱法提取信号特征时,信号的高频段是理想选择,并且信号周期在10个以上时效果较好。     

自适应时延估计在蛙人超短基线定位中的应用

蛙人超短基线(Ultra-Short Base Line, USBL)定位设备实现浅水环境下高精度定位的关键技术之一是精确的时延估计。由于自适应时延估计方法具备环境自适应能力强的特点,文章将混合调制的拉格朗日直接时延估计方法应用于蛙人USBL定位时的高精度测向上,它可以在信标信号中心频率已知的情况下将小数时延滤波器调制到信号中心频率处,以较低的阶数提供更高的时延估计精度;并根据USBL阵型和信号自身的特点,对混合调制的拉格朗日直接时延估计在低信噪比下的具体使用模式进行了探讨和仿真验证;结果显示,所采用的自适应时延估计方法可以在中低信噪比下提供1°～3°的定位测向精度。