水下蛙人主被动探测实验研究

为了对抗来自水下的"非对称"威胁小目标,以携带开放式呼吸器的蛙人作为研究对象,对蛙人的肺部组织、氧气瓶和呼吸产生的气泡的目标强度进行了仿真和实验研究,并测量了不同姿态蛙人的目标强度,分别给出了水池和湖中的测量结果;根据水池和松花湖测量数据,对呼吸声和呼吸器减压阀等辐射源噪声的时频特性进行了分析,并给出了蛙人呼吸声声源级估计的结果。     

蛙人水下声信号特征研究综述

蛙人由于体积小、噪声强度低,探测十分困难,并且蛙人可秘密潜入重点水域实施侦察或破坏,对水下区域安全提出了挑战。文章首先指出了水下蛙人的探测难点,然后介绍了反蛙人声呐装备的技术现状,对蛙人水下目标主被动声学信号特征的国内外研究情况进行了综述,提出了反蛙人声呐装备系统发展的关键技术,为我国反蛙人声呐系统的发展提供了参考。     

水下蛙人呼吸声Mel倒谱特征的实验研究

为提高水下蛙人呼吸声识别的准确度,提出一种基于Mel频率倒谱系数(Mel Frequency Cepstrum Coefficient,MFCC)的蛙人呼吸声信号特征匹配方法。计算呼吸声信号之间、信号与环境噪声及舰船辐射噪声的MFCC夹角和MFCC距离并进行匹配比较,以进行分类识别。某湖试验数据的处理结果表明:蛙人呼吸声与舰船辐射噪声及环境噪声的MFCC参数有着明显的差异,能够对蛙人呼吸声信号与干扰噪声进行区分,证明了基于MFCC特征算法的有效性,对发展港口、码头等近海海域附近的水下蛙人探测声呐和预警系统具有实际意义。     

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。     

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。     

六元探测基阵被动声定位算法及其性能研究

通过对目前常用的空间声目标定位方法的分析,针对四元平面方阵定距精度差的问题,提出了立体六元探测基阵的传感器布置方案,即在四元平面方阵的基础上,增加两个声传感器。根据被动声定位原理推导了定位算法,分析了时延估计误差对定位精度的影响,并进行了数字仿真实验,与四元平面方阵相比取得了较好的定位效果。     

发动机边盖透射与辐射噪声识别研究

以发动机边盖子声源为研究对象,采用实验与仿真分析相结合方法对结构噪声中透射噪声及     

地雷埋藏深度对声波激发的地表振动影响的实验研究

构建实验系统,研究地雷埋藏深度对声波激发的地表振动的影响。首先,简述声-地震耦合及其在地雷探测应用中的基本原理;其次,描述声波探雷实验系统及实验方案;最后,检测在没有埋藏物以及地雷埋藏深度在9 cm、11 cm和13 cm时声波激发的地表振动速度的幅频特性曲线。实验结果显示,有雷和无雷的地表振动速度比值的幅频特性曲线在120、210、420、450、550 Hz存在明显大于1的极大值点,显示出土壤-地雷系统多模态共振的特征,而且共振强度随着埋藏深度的增加而减弱。     

实验测量声辐射模态

通过实验方法测量得到振动结构的声辐射模态及其辐射效率。首先通过辐射算子分析任意结构的声辐射模态,然后根据互换原理,在远场布置声源,通过测量结构表面声压,得到辐射算子。最后以一平面玻璃板为例进行实验研究,通过互换方法测量了前5阶声辐射模态和对应的辐射效率。实验结果表明通过互换方法测量声辐射模态是可行的。     

圆柱形压缩机壳体声辐射特性参数研究

利用波数域法建立了在集中载荷作用下,压缩机壳体的波数域径向振动速度计算公式,进而用边界积分方程推导了压缩机壳体的远场辐射声压理论表达式。建立的壳体声辐射预估理论公式研究了制冷工质类型、壳体厚度、结构阻尼、力的作用方向、机芯等效刚性圆柱半径、壳体中心面半径等参数的变化对压缩机壳体声辐射的影响规律。研究结果对圆柱形压缩机壳体的低噪声优化设计有一定的指导意义。     

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。     

基于连续谱特征的被动声呐跟踪方法

针对被动声呐多目标跟踪问题,通过研究目标连续谱特征表征方式和特征更新相似关联机制,提出了一种基于连续谱特征的被动目标跟踪方法。该方法利综合利用频带能量法、排序截断平均算法以及峰值提取实现目标的连续特征表征,利用表征出的特征谱作为输入,通过建立相似度搜索,交叉判断与模板更新机制,实现了多目标的跟踪。经仿真对比分析了该方法的跟踪性能,并利用海上试验数据验证了其有效性。结果表明,连续谱特征可作为辅助特征用于目标的跟踪分辨,该方法能够有效提高多目标交叉情况下的跟踪关联能力,并且具备较低的运算量和较高的精度。     

一种基于线谱特征函数提取LOFAR图线谱的方法

水声信号被动检测中广泛使用LOFAR图对接收信号进行处理和分析。针对LOFAR图中线谱信号检测问题,根据线谱信号特征设计特征函数,提出频域滑动窗线谱特征累积检测法。该方法在频率轴移动观察窗,用多步决策算法计算每个观察窗的最优解,得到最优路径,如果最优路径特征值大于阈值,则累积LOFAR图像素点被该最优路径经过的次数,次数越多对应点为线谱点的概率越大。仿真研究表明,该方法对频率时变、低信噪比的线谱信号具有良好的检测能力,可实现多根线谱的增强与检测。海试数据处理结果证明了该方法的可行性和稳健性。该算法对于辐射线谱信号的水下目标远距离探测识别有较高的参考价值。     

主动隔振与水下声辐射控制的实验研究

建立一个包括有机玻璃水箱和主动隔振器的实验系统,研究主动隔振对降低结构振动及其声辐射的有效性。实验模型的建立是基于流固耦合系统的有限元分析和局部模态测试,通过数值分析确定辐射面的振动模态以及辐射声场分布。扰动源的干扰频率接近辐射面固有频率,在水中形成共振状态下的辐射声场。扰动源采用四点主动隔离,四个电磁作动器同时控制并采用自适应对消算法,抑制扰动源周期性干扰引起的振动。实验结果表明主动隔振能够明显降低平板的辐射声压。     

基于NLMS自适应滤波的实时声音信号检测识别

在特定区域环境中,提出了一种基于NLMS自适应滤波的实时声音信号检测识别方法。该方法NLMS对滤波后的误差信号进行双门限检测,并以通过检测的疑似信号所持续的时间,作为其是否为目标信号的评判指标。通过对待处理声音文件的测试,该方法可以有效地去除非期望信号,保留目标信号,从而实现对目标信号的准确检测。     

有源吸声尖劈的实验研究

提出了一种利用有源控制改善吸声尖劈低频声吸收的方法。实验研究了正入射下,有源控制系统对吸声尖劈低频段吸声性能的补偿效果;比较了用有源控制分别对吸声尖劈正面和背面声阻抗与空气阻抗进行匹配两种误差策略,发现将误差传声器放置在尖劈前更合理,既能保证较好的低频吸声效果,又能占用较少的空间。实验结果表明,有源控制系统与20cm长的传统尖劈相结合所构成的总长约40cm的有源吸声尖劈,在100-1000Hz频率段,吸声系数可以达到0.98-1.00,和80cm长的传统尖劈的吸声性能相当。