变速变向条件下，潜艇水下位置解算模型及实现

从现代声呐作用距离指标考核对水下潜艇定位精度要求出发，研究一种变速变航向条件下的水下潜艇位置解算方法，并建立相应的位置解算模型和动态数据滤波模型，仿真结果表明，该方法可完全满足声呐作用距离指标考核的需求。结合潜艇作战系统网络导航数据共享的特点，还提出一种便携式潜艇水下位置解算仪硬件实现方法。     

连续波声呐中的调频信号设计方法及性能分析

相对传统的短时脉冲波主动声呐而言,连续波主动声呐是一种新型体制的声呐设备,允许在扫描周期内发射高占空比的信号,并且在发射信号的同时进行侦听,由此可以对水下目标实现连续照射,消除距离盲区。由于发射和接收机制的不同,连续波主动声呐对发射信号的波形和处理方法也各有差异,一是要考虑到"直达波"抑制问题,二是要在时间带宽积和对目标的照射时间间隔两者之间进行折中。针对上述两个问题,设计了一种在连续波主动声呐中发射的新型脉冲串信号,该类信号由多个相互正交的广义正弦调频信号串组成,以此在频域上消除回波与拷贝信号的相关性;后置处理中对接收回波提供了三种不同的方案,在时间带宽积和照射时间间隔两者之间择优选择最佳检测效果。计算机仿真结果表明:该类信号波形以及相应的处理方法可以有效地抑制直达波干扰并给出目标的速度-距离信息。     

基于BELLHOP模型的水下多目标跟踪算法研究

针对高频主动声呐的深海多目标跟踪问题,提出了基于BELLHOP模型的无迹卡尔曼滤波-高斯混合概率假设密度(Unscentesd Kalman Filter-Gaussian Mixture-Probability Hypothesis Density, UKF-GM-PHD)水下多目标跟踪算法。该算法首先利用BELLHOP射线声学模型,计算出本征声线、目标信号的幅度、相位及时延信息,以此构造目标回波信号并叠加高斯白噪声。然后,由回波信号计算得到目标相对于观测站的距离、方位角和俯仰角信息,作为目标跟踪系统中的量测信息。最后利用提出的UKF-GM-PHD多目标跟踪算法,实现高频主动声呐非线性系统的多目标跟踪。仿真结果表明,在深海高频主动声呐条件下,文章提出的UKF-GM-PHD多目标跟踪算法较传统高斯混合概率假设密度(Gaussian Mixture Probability Hypothesis Density, GM-PHD)方法,明显降低了目标丢失率,并且最优子模式指派统计量(Optimal Sub-Patter Assignment, OSPA)距离也更小,跟踪效果更好。     

一种适用于主动声呐的宽容STMV波束形成方法

在宽带条件下,由于快拍数的限制,宽容CAPON波束形成(RCB)不适用于主动声呐。因此借用RCB的思想,结合STMV提出一种适用于主动声呐的宽容STMV方法。该方法能够有效地避免由于阵型失配、阵元幅相特性不一致等原因导致的算法性能下降,并且不需要大量快拍数的支持,适用于主动声呐。仿真验证了该方法的有效性。     

潜艇规避被动非定向声呐浮标搜索方法研究

首先分析了被动声呐方程，然后给出了潜艇规避声呐浮标阵搜索的概率模型，最后通过模拟计算以规避概率为指标得出潜艇规避被动非定向声呐浮标搜索的方法。     

S—3远程变深主动声呐

详细介绍了S-3声呐的构成及其主要特点。S-3声呐是一种超大型的拖曳阵主动声呐,它的巨型收、发基阵正交排列,工作频率低且能形成尖锐的波束,可在温跃层上下工作,采用了先进的微电子技术和信号处理技术,可使声呐的探测距离提高到185km。     

基于双曲调频距离误差的目标跟踪修正算法

双曲调频信号的多普勒不变性可使运动目标匹配滤波输出的能量损失达到最小，在运动目标检测与参数估计中具有独特优势，已广泛应用于新型主动声呐。然而其多普勒不变性在提高检测能力的同时，会引入目标距离估计误差，从而影响主动声呐跟踪性能。文章在分析双曲调频信号距离估计误差的基础上，提出了目标跟踪算法的误差修正方法，通过将距离估计误差公式与传统观测方程及滤波算法进行融合，实现目标跟踪算法的误差补偿，显著提高了算法的跟踪性能，尤其是对快速运动目标的跟踪性能。     

探雷声呐水雷发现概率仿真研究

以探雷声呐对目标的累积探测概率计算模型为主要研究对象。以累积探测概率的研究作为效能分析的基础,针对发现概率定义不准确的问题对它提出了新的定义,从而更好地实现对某次搜索过程中探雷声呐发现目标能力大小的仿真计算。通过对探雷声呐工作原理和工作过程的分析研究,将连续多次探测到目标定义为发现目标一次的声呐操作过程与离散的(λ,σ)过程模型相结合,在经典模型理论的基础上提出了适用于探雷声呐的累积探测概率计算模型。仿真结果表明,该计算模型实现了对探雷声呐发现目标能力大小的量化分析,为探雷声呐的作战使用与指挥决策提供了理论依据。     

利用侧扫声呐实现船舶目标的快速识别

根据回波探测原理,研究了一种利用声呐对内河航运船舶进行监测的方法。利用项目组在广西西江航道上建立的一套侧扫声呐船舶吃水深度检测系统,获取了大量的监测数据。通过对这些数据的分析,研究了船舶目标和鱼群、渔网、垃圾漂浮物等伪目标之间的区别,总结出船舶目标的能量变化特征和线型结构特征。根据这些特征,提出了一种针对船舶目标的快速识别方法。最后通过试验,证明该方法具有检测率高、虚警概率小、实时性好等优势,为进一步实现内河航运船舶航行状态的智能监测提供了一种技术手段。     

一种单波束前视声呐成像方法

提出了一种针对单波束前视声呐特点的改进成像方法：通过采用波束内插的方法,解决了由于声呐角度维回波数据过少所导致生成图像画质低的问题;通过坐标转换,将声呐数据转化成按图像处理要求的图像格式,并通过物体点畸变成因分析,给出了简易运动补偿公式。通过试验验证了该方法是一种有效的单波束前视声呐成像方法。     

边界元方法分析收发分置Benchmark潜艇低频目标强度

收发分置的潜艇目标强度对于双基地声呐和多基地声呐的探测性能具有重要的意义。采用快速多极边界元方法分析了收发分置情况下刚硬边界Benchmark潜艇低频目标强度。结果表明,潜艇的目标强度随频率、发射角和接收角的变化而变化。频率越高,潜艇的目标强度变化越复杂。此外,当入射方向和散射方向关于正横方向对称时,潜艇的目标强度取得极大值,并且在正向散射处亦出现极大值。进一步分析了潜艇收发分置目标强度对探测的影响。结果表明,目标潜艇在不同的情况下目标强度不同,在文中的计算频率处,分置角较大时目标强度更有可能取得较大值。     

多基地声纳系统检测性能分析

分析了多基地声纳系统的检测性能。利用检测统计量,推导了在背景噪声为高斯白噪声、信号为高斯随机过程的情况下,主动多基地声纳系统的最优检测接收机。指出主动多基地声纳系统的最优检测接收机为匹配滤波器。然后,提出了一种基于＂和检测＂原理的简化检测接收机,并分析了它的检测性能及基地选择原则。结果表明：对于这种简化的检测接收机,当一个基地的检测性能远远优于其它基地时,如果再将其它基地融入到处理系统中,系统的检测性能不会得到明显提高,甚至可能会下降;另一方面,当各个基地的输入信噪比接近时,参与检测的基地个数越多,系统的检测性能越好。     

时间分辨力约束下目标检测的波形优化设计

以最大化检测概率为优化准则，采用基于凸优化和随机化方法的具有相似性约束的相位编码算法（Phase Coding Algorithm with Similarity Constrain，PCA-SC）来设计发射波形，解决了主动声呐系统增大探测目标发射功率却不能提高检测概率的问题。同时，为有效降低PCA-SC算法所设计编码自相关函数的整体旁瓣级，提高其检测微弱目标的能力，在PCA-SC算法的基础上，结合新循环算法（Cyclic Algorithm-New，CAN）多相编码技术，提出了基于CAN的PCA-SC波形优化方法（Cyclic algorithm-new Phase Coding Algorithm with Similarity Constrain，CAN-PCA-SC）。仿真实验结果表明，PCA-SC和CAN-PCA-SC两种波形优化方法获得的发射信号均能够在满足系统所需时域分辨能力的要求下，实现检测概率的最大化，提高了目标检测性能，将时域分辨能力和检测性能有效地统一起来。相比PCA-SC波形设计方法，CAN-PCA-SC波形设计方法在保证获得的发射信号的检测概率优化效果一致的情况下，具有更低的积累旁瓣水平和更好的检测微弱目标的能力。     

汽车制动钳滑移阻力检测系统研制

依据国家汽车制动系统行业相关标准研制汽车制动钳滑移阻力检测系统.以行业标准和企业测试要求为依据,制定活塞滑动阻力测试方案,引入高精度数据采集、伺服精密加载控制、测量系统分析等技术,设计基于伺服运动控制的精密加载机构的测量装置、采用真空泵用来对系统抽真空实现系统自动可调节的真空源,利用气液增压器、电气比例阀来满足对气液源...     

被动声呐信号检测技术发展

水声信号检测是被动声呐系统进行目标探测所需的重要支撑技术,信号检测的性能直接影响到被动声呐系统对目标探测的能力。对被动声呐信号检测技术的研究情况进行了梳理,将其归纳为基于时域信息的信号检测技术和基于空域信息的信号检测技术两大类。在分析现有技术不足和应用需求的基础上,指出弱信号、低虚警率和有效利用水声传播信息等是被动声呐信号检测技术可能的发展方向。     

基于伪虎鲸click信号的主动声呐探测信号低截获性分析

为解决现代主动声呐易暴露的问题,提出以伪虎鲸click信号作为主动声呐发射信号波形进行探测,以实现声呐的低截获性。首先通过宽带模糊函数分析了伪虎鲸click信号的分辨性能;然后通过仿真对比单双基地声呐探测模型下,伪虎鲸click信号与常规主动声呐信号的截获因子,验证了其低截获性。结果表明,伪虎鲸click信号三维宽带模糊函数呈现理想的“图钉型”,时延分辨力达到7.644×10^(-6) s,频移分辨力达到7.405 Hz,具有良好的分辨性能;伪虎鲸click信号的截获因子在−4.887~−17.6 dB之间,始终小于0 dB,且远低于常规主动声呐信号,具有优异的低截获性能。伪虎鲸click信号作为声呐发射信号可实现有效与低截获性的声呐探测。     

初相未知信号联合检测与估计的序贯实现

在未知参数的充分统计量和再生概率密度函数的基础上，引入了联合检测与估计的序贯算法，给出了算法的实现框图，并将该算法应用于高斯噪声中初相位未知信号的联合检测与估计当中，仿真实验表明，新算法较传统算法有一定的性能改善。     

浅海海底地形对吊放声呐探测距离的影响

吊放声呐的探测距离不仅与装备的自身性能和海洋水声环境特性有关,还受海底地形影响.利用射线声学模型,仿真分析了正声速梯度和带有跃变层声速梯度下,不同高度和深度的海底山体和海底盆地(简称:海盆)两种典型地形下的声传播特性.通过声传播特性,得出了不同高度和深度的海底山体和海盆两种典型地形对吊放声呐作用距离的影响.根据声传播特...     

三元阵被动测距在浅海低频条件下的声速修正

声速是三点被动测距方法中影响距离解算精度的重要参数,当声呐系统的工作频率较高时,一般直接使用海水声速。但随着远距离探测声呐技术的发展,声呐工作频率越来越低。浅海波导中传播的低频声信号的相速度和群速度明显不同于海水声速,选取哪个声速项用于距离解算是一个值得研究的问题。通过理论分析与pekeris波导中的数值仿真,确定了三点被动测距解算公式中的速度项应为相速度。仿真结果表明选用简正波相速度用于距离解算能有效降低浅海低频时三点被动测距方法的误差。     

复杂非均匀背景下的鲁棒声呐恒虚警检测算法

针对复杂非均匀水下环境中目标检测问题,提出了一种基于背景统计特性的鲁棒声呐恒虚警(Background Statistical Characteristics based Robust Sonar Target Constant False Alarm Ratio,BSCR-CFAR)检测算法。该算法将自动删除平均级检测(Automatic Censored Mean Level Detection,ACMLD)和排序统计恒虚警(Order Statistic CFAR,OS-CFAR)检测算法引入可变指数恒虚警(Variability Index CFAR,VI-CFAR)检测算法中,并通过评估背景特性,自适应选择更匹配的CFAR检测方法。仿真和声呐实测数据分析结果表明,相比较单元平均恒虚警(Cell Average CFAR,CA-CFAR)、单元平均选大恒虚警(Greatest of CFAR,GO-CFAR)、单元平均选小恒虚警(Smallest of CFAR,SO-CFAR)和OS-CFAR、VI-CFAR等检测算法,该算法在混响边缘、混响区、单/多强离散干扰等典型非均匀背景下的恒虚警检测保持了良好的鲁棒性。