水下近场目标声探测系统设计研究

为对水下近场目标进行定位和识别,设计了一种小型水下近场目标声探测系统。该系统采用水听器十字阵对目标进行被动方位估计和主动声纳测距相结合的工作方式。为验证声纳探测系统设计的可行性,设计了一个水下目标方位估计的水池实验,该实验系统利用LabVIEW便捷的数据采集和存储功能及MATLAB对算法的强大仿真能力,方便地实现了对水声信号的采集和分析。这种探测系统的设计可为水听器布阵和相关算法的选择提供参考。     

基于伪随机序列的多波束水声探测系统的信道估计技术

多波束水声探测系统不同方向回波信号的同时检测,可以理解为通信中的信道估计问题。在水下多径传播环境中,多径信道的时延参数和幅度衰减参数的估计是多波束探测系统实现目标探测、定位和识别的基础,而抑制来自其它波束的多址干扰(MAI)是信道估计算法的重要目标。将直接序列码分多址(Direct Sequence Code-Division Multiple Access,简称DS-CDMA)通信系统模型应用于水声多波束探测系统。建立了基于伪随机序列的水下多波束探测系统的信号模型,研究了基于子空间方法的超分辨率信道估计算法。并给出了数值仿真实现,分析了信噪比、多址干扰及发射波束数等对信道估计算法性能的影响。仿真结果表明,该算法具有抑制多址干扰的性能,信道参数的估计方差逼近Cramer-Rao下界。这种信道估计技术尤其适合应用于多波束参量阵探测系统。     

架构和模式在水声信息流仿真软件中的应用

水声信息流仿真软件系统涉及多目标、多声纳以及多变的海洋环境．仿真软件的复用性是现代软件工程的重要性能指标．针对系统开放性的特点，在领域分析模型的基础上，采用了面向对象方法设计仿真软件模型．为了满足软件多层次复用的需求，应用软件架构技术和设计模式设计仿真软件．根据水声信息流仿真软件需求，系统划分为四层结构；按功能，层又可分解为包．可复用的设计模式用于设计不同层和包中类之间的关系．提出的仿真软件模型具有良好的可扩充性与可复用性．     

基于Agent的水声对抗仿真系统建模与仿真分析

分析了水声对抗仿真系统的组成和特点,基于Agent方法进行了水声对抗仿真建模,建立了Agent实体的功能层、信息层和认知层的模型结构,给出了基于Agent的系统结构和个体Agent的建模过程,从一个新的视点上研究了水声对抗分布仿真系统,最后总结了这种仿真体系的特点和长处。     

水声通信中的信道建模与仿真技术研究

水声信道是水声通信的一个重要组成部分,它的研究可以提高水声信号传输的可靠性。对水声通信中不同信道模型的传播特性进行较为详细的理论分析,并用MATLAB仿真软件对不同的信道模型的传播损失特性进行仿真,为水声通信系统的信道设计提供理论基础。     

水声对抗仿真系统标准信号发生器研究和应用

水声对抗仿真系统中有大量的水声数据需要在不同的仿真节点进行处理,这些数据如果分别在各自节点产生然后通过网络传输送处理被证明是不可行的.根据"信号产生异地化"的思想,构建了独立的信号发生器并嵌入各声节点中.本文详细描述J水声对抗仿真系统中标准信号发生器的研究和设计.     

水声对抗仿真系统标准信号发生器研究和应用

水声对抗仿真系统中有大量的水声数据需要在不同的仿真节点进行处理,这些数据如果分别在各自节点产生然后通过网络传输送处理被证明是不可行的.根据"信号产生异地化"的思想,构建了独立的信号发生器并嵌入各声节点中.本文详细描述J水声对抗仿真系统中标准信号发生器的研究和设计.     

水声信号预测的神经网络方法

水声信号的局部可预测性在水声信号处理中具有重要作用,它是解决非平稳信号检测问题的基础。基于非线性时间序列局部可预测性原理,采用人工神经网络技术,研究了水声信号的神经网络预测,讨论了预测模型的建立和网络结构参数的设计。分别采用BP网络和RBF网络对实际舰船水声信号进行预测,通过对仿真数据和实际舰船辐射噪声数据预测的结果分析,得出了两种网络预测模型的误差分布,提出了减小预测误差的有效方法。为今后进一步开展水声信号预测研究奠定了基础。     

混浊海水声吸收与温度、盐度、压强关系

混浊海水的声吸收和声散射特性对水声探测设备工作性能的影响较大。通过经验公式仿真分析了温度、盐度和压强对低频段、低悬浮泥沙颗粒浓度混浊海水声吸收的影响。结果表明:温度和盐度对混浊海水声吸收的影响较大,而压强对混浊海水声吸收的影响可以忽略。构建并研制了一套混浊海水声吸收特性测量系统,实验研究了温度对混浊海水声吸收的影响,声吸收系数随温度的变化规律与仿真结果吻合较好。此研究成果可对混浊海水中的声传播建模、声纳探测系统设计及声纳性能的评估等提供一定参考。     

多跳式水声通信网络数据链路层协议研究

结合水声环境的特点，对具有多跳式传输路径、对等式节点和不规则拓扑等特点的水声网络数据链路层（即MAC层）进行了理论和仿真研究。从吞吐量、延迟、丢包率和能效四个方面分析比较了改进的ALOHA和MACAW协议在多跳式水声网络中的性能。并提出了在实用网络中需要遵循的一些基本的设计原则和对协议的进一步改进有益的建议。     

基于两个频点的水声信号盲源分离

实际水声环境中声纳接收到的信号是卷积混合信号。文章中将两个频点盲源分离原理应用到水声信号的盲源分离中，从而有效克服信号频域解卷积过程中的排序和幅度不确定性。仿真实验结果表明该方法对水声卷积混合信号具有良好的分离效果?文章中进一步研究了水声信号在不同信噪比条件下，基于两个频点盲源分离方法的分离性能。     

基于压缩感知的水声数据压缩与重构技术

在水声信号处理中,数据量大造成的数据处理压力不容忽视。为了有效地提取水声数据中的有用信息,同时缓解数据量大带给水声数据传输的压力,研究压缩感知(Compressed Sensing,CS)的基本原理及其关键技术,综述了CS理论框架并着重介绍了稀疏变换、观测矩阵设计和重构算法三个方面。通过仿真实验表明了压缩感知技术能够有效地用于模拟数据的压缩与重构。重点对水声舰船噪声信号进行了基于CS的压缩与重构仿真实验,验证了压缩感知技术运用于水声数据处理的有效性,从而达到提高水声数据传输速率的目的。     

海洋混响仿真技术研究

本文研究了海洋混响的仿真实现技术,解决了混响仿真中窄带滤波器设计和混响包络曲线确定等技术难点。用该仿真方法产生的海洋混响的仿真信号无论是在形式上还是在统计特性上都与海洋混响的实测信号和理论分析的结果具有较好的一致性,对近程水下跟踪声探测系统的仿真研究具有重要的意义。     

纠错编码技术在水声跳频通信中的性能研究

将水声跳频通信系统与纠错编码技术相结合进行了研究,针对复杂多变、强多途和起伏干扰的浅水水声信道,建立了基于BELLHOP射线模型的时变衰落水声信道模型,该信道模型建立起了信道特性与海洋环境参数之间的关系,在海洋环境参数给定的条件下可以精确仿真信道。在此基础上通过系统仿真的方法研究了卷积码、RS码和串行级联码三种纠错编码方案在水声跳频通信系统中的性能,给出了两种典型信道下的仿真结果并进行了对比分析,结果表明串行级联码具有更强的纠错能力,比较适合复杂多变的水声衰落信道。     

基于OPNET的分布式协议攻击的性能研究

目前,对水声网络协议干扰和攻击的研究大多采用单个节点的攻击方法。在此基础上,为提升攻击性能,研究了分布式协议攻击方法。通过OPNET仿真软件构建水声网络模型,采用不同的协议攻击方法对目标水声网络进行攻击仿真研究,包括单节点工作方式和多节点的分布式协议攻击。比较了不同的工作方式达到的干扰效果以及不同协议攻击方法的分布式攻击工作方式的干扰效果。结果表明,采用分布式协议攻击工作方式,在其他条件相同的情况下,目标网络吞吐量比单节点攻击工作方式多下降了5%以上,对水声网络的干扰效果更佳。     

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．     

瑞利分布时变水声信道仿真与实验

提出了一种使用Jakes仿真模型对时变水声信道进行模拟的方法。该模型是在研究水声信道衰落特性的基础上,基于信道包络服从瑞利分布而提出的。利用瑞利信道的多径延迟向量和功率向量,根据多普勒频率扩展对信道的时变性进行仿真,计算量较小。使用试验数据中提取的参数对声信道进行了仿真,并与海试实测信道进行了对比分析,通信误码率、星座图和信道的频率响应都比较相近,证明该模型是对随机时变衰落的多径水声信道进行仿真的一种简单有效的方法。     

水声通信网数据链路层协议仿真研究

简要介绍了水声通信网的研究现状和水声网络组网方式,提出一种比较适合于浅海的水声通信网数据链路层协议,并在NS2仿真器上进行了仿真研究。仿真结果表明,该协议在浅海声信道环境中具有一定的适用性,在低负荷情况下,此协议可以满足系统的要求。满负荷时网络的吞吐量出现降低的现象需进一步改进。     

高速飞行器气动光学传输效应的工程计算方法

气动光学传输效应对飞行器光学成像探测系统的性能有着十分重要的影响，它使探测器接受的图像产生偏移、抖动和模糊。文章分析了目标光线通过流场时的光学传输特性，建立了流场光学传输特性的工程计算模型，描述了气动光学传输效应对成像探测系统影响的经验模型。在此基础上，对气动光学传输效应产生的像偏移、抖动和模糊进行了数值仿真，仿真结果表明，气动光学传输效应对成像探测系统的影响与飞行器的飞行参数、成像探测系统参数和探测器积分时间等密切相关。     

基于凸集投影的水声信道辨识算法

研究了使用凸集投影方法进行水声信道辨识的可行性,给出了凸集投影常用的凸集约束的条件,并推导了在复数域中的凸集约束的表达式。计算机仿真和实验结果证明,在较高信噪比的情况下,使用凸集投影方法可以正确估计水声信道中的多途幅度衰减和相位变化,其分辨率优于传统最大似然估计器-匹配滤波器,可作为研究水声信道的有力工具。