一种尺度目标模拟器的多普勒模拟效果分析

在水声对抗中,尺度目标模拟器需要不断提高对潜艇声学特性的模拟逼真度,而多普勒频移是潜艇声学回波的主要参数之一,是鱼雷识别真假目标的重要依据。从潜艇的多普勒频移计算方法入手,通过仿真计算,分析了一种依靠自然航速形成多普勒效应的单收多发模拟器所产生信号与真实潜艇反射回波信号的多普勒频移差异。结果表明,差异主要由单收多发模拟器接收位置与发射位置不能一一对应造成。模拟器产生信号的多普勒频移较真实潜艇目标信号的多普勒频移小,特别是在与潜艇长度相当的近距离多普勒频移偏差显著增大。在目标模拟器设计中减小所述差异,可以提高对潜艇多普勒声学特性的模拟逼真度。     

声纳基阵信号模拟器实时软件的开发

声纳基阵信号模拟器是一种实用的、可近似仿真实际监测目标及使用环境的阵元级信号发生器。声纳基阵信号模拟器的使用将有效缩短数字式声纳的研制周期，大大减少湖试和海试的次数。文章中以通用信号阵列处理系统为运行环境，详细介绍了一种声纳基阵信号模拟器实时多任务系统的软件设计与开发过程，分析了该软件系统中所有基本任务的功能以及多任务之间的通信关系，并且最后给出了该实时多任务软件在通用信号处理机上的实现拓扑图。实践证明，该套软件功能完备，且具有很好的实时性和稳定性，非常适用于现代声纳工程领域。     

北斗高精度授时终端测试技术研究

针对北斗授时终端提出了基于模拟环境下的定时精度及守时精度性能测试方法,使用卫星导航信号模拟器、铷钟、计数器搭建了模拟环境下北斗授时终端测试系统,北斗授时终端通过解算卫星信号,解算出北斗时间后,输出秒脉冲1PPS信号,实现和北斗模拟时间同步。测试系统解算北斗授时终端和卫星导航信号模拟器输出的秒脉冲1PPS信号之间的时间间隔,获取终端定时精度,测试结果表明测试方法具有较好的一致性和可重复性,实现了纳秒级别的定时精度测试。     

水声装设备指向性测试系统改造

针对水声装设备测试系统存在的转动平台与测试系统协调性能差的问题,设计研制了转台自动控制仪,对原测试系统进行了升级改造,并设计开发了一套基于坐标测量装置的指向性自动化测试系统。文章介绍了系统软、硬件的设计情况,对转台自动控制仪的设计原理以及系统的仪器控制进行了较为详细的阐述。实际应用表明,升级改造后的系统实现了水声装设备指向性指标的自动化测试,较之原有手动控制方式,在测试准确性、测试效率等方面均有很大提高。     

水下高速活动目标辐射噪声模拟器的设计与实现

水下活动目标辐射噪声模拟技术被广泛应用于水下目标信号源生成、目标识别算法研究、声呐训练模拟设备和水声对抗设备研制等领域。为了给这类研究工作提供快速、便捷且有效的测试方法,文中利用水下高速运动目标的航行参数及其辐射噪声级,建立了一个数学模型用于计算目标通过一个相对固定测量点时接收到的辐射噪声级,据此设计并实现了水下高速活动目标辐射噪声模拟器。该模拟器采用人工方式设置工作参数,由嵌入式计算机在线加载,实时计算后产生航行辐射噪声模拟信号,最后通过水声信号发射机进行声输出。实验表明,该设计合理可行,满足使用要求。     

激光目标模拟器校准装置研制

激光目标模拟器被广泛应用于激光制导系统测试,在长期使用过程中,激光信号模拟光源的方位会较大幅度地偏离设计指标,需要对其进行现场校准测试.首先对激光目标模拟器的原理进行了详细分析,进而分别从硬件及软件设计方面对激光目标模拟器校准装置的研制方案进行了阐述.测试结果表明,该装置可准确测量、检定激光信号模拟光源的方位、发射角、...     

水声通信系统性能评估方法研究

水声通信系统性能主要受水声信道和通信体制影响,通常采取海洋水声试验的手段进行性能测试,但这需要进行多次不同信道条件下的试验才能得出正确的评估结论,难度较大且成本较高。因此,建立准确的水声通信系统性能评估模型和评估方法,对于通信系统设计及性能预测显得尤为重要。从水声信道模型开始分析,结合水声通信特点,讨论了典型水声通信接收机结构,提出了一种通用水声通信系统性能评估模型和方法,并针对采用QPSK调制的通信系统性能进行了评估,结果与海试数据较为接近。     

基于座底式水声网络节点的跟踪测试技术研究

为了满足水下航行体的大范围水下定位跟踪测试要求,针对基于座底式水声网络节点的跟踪测试技术进行深入研究。设计了一种紧凑型水声网络节点,该节点采用卧式安装结构,可通过水声或光电信号进行回收控制,具有结构轻便、布放效率高、回收可靠等特点。利用该水声网络节点,串行布放在某水域组成座底式长基线跟踪测试系统,该系统具备定位跟踪、航行参数遥测等功能。针对其定位跟踪及航行参数遥测功能进行湖上跑船试验,试验结果证明,该系统定位跟踪精度高,航行参数遥测功能可靠,遥测误码率低,总体覆盖范围大,可广泛应用于水下航行体的定位跟踪、导航测试等,具有较高的工程实用价值。     

判决反馈自适应均衡技术在水声数据传输系统中的应用

在海洋石油的开发生产中，可以用水声数据传输系统对水下生产装置和设备进行遥测遥控。影响浅海、中距离水声数据传输系统可靠性的主要因素之一，是水声信号传播中的多径效应干扰。文章针对计算机模拟实现的多径传播的水声接收信号，采用判决反馈自适应均衡(DEF)技术，消除多径效应引起的码间串扰，提高了水声数据传输系统的可靠性。文中给出了DFE的结构，采用FTF算法实现了DFE，并分析了算法实施后的抗干扰性能。计算机模拟实验表明，采用DFE后，传输系统的误码率降低了1．4倍。     

收发合置水声管中使用宽带脉冲的吸声测量方案

水声管是水声材料吸声测量的重要实验平台。对于收发合置换能器水声管系统,目前常用的吸声测量信号是调制正弦信号。为了实现宽带测试,提出了水声管中宽带声脉冲的产生方法,并设计了电子开关延时控制电路。给出了基于收发合置型换能器水声管中宽带吸声测量结果。     

基于多基元的水下目标高精度测速方法

根据水下测控基阵对目标测量的时延信息,提取反映速度变化的各基元时延差,提出一种新的测量水下目标速度的方法,并做误差分析、实测数据验证,其测量精度达到0.2kn以上,利用现有定位设备解决了水下目标高精度测速问题。     

MC-CDMA技术在水声通信中的应用研究

MC-CDMA技术是正交频分复用和码分多址技术相结合的综合技术,兼有OFDM和CDMA的优点。在水声通信中,由于海洋信道的复杂性,尤其在浅海信道中,存在严重的多途干扰和海洋环境噪声以及严重的时变和空变特性,因此水声信号的衰落很严重。为了在条件恶劣的水下声信道中实现高速可靠通信,将MC-CDMA技术应用于水声通信。该研究分析了MC-CDMA技术的基本原理,并通过仿真MC-CDMA系统和OFDM系统,以及两个系统的水池实验,验证了在水声通信中MC-CDMA系统具有比OFDM系统更好的性能。     

一种新型声隔离系统

水声换能器的收／发声隔离度决定了很多水声设备的性能优劣。介绍了一种新型声学隔离系统,该系统改变了声障板的设计思路,使换能器的收／发声串漏得到明显降低。通过偶极子原理,提出了一种提高收／发声学隔离度的方案。利用有限元仿真手段,计算并验证了该种方案的有效性。参照仿真模型,制作了一套声隔离系统样机,在1个倍频程的频带内,该系统的收／发声隔离度大于40dB。该声隔离系统提高了现有水下声目标模拟设备的性能。     

根据联合预测效果提取水声信号的非线性特征

在局部线性预测的基础上提出了联合预测方法,研究了预测效果与重构维数及时延两个嵌入参数的关系。发现各种信号的联合预测效果反映了信号自身的特征,可将其用于水声信号的非线性特征的分析和提取。初步提取了水声信号的数字特征,预测得到的平均斜率指标可以将一类目标同另外两类目标区分开。从而提供了一种新的目标特征提取途径。     

一种水下多亮点目标模拟器的设计

以物理声学法为基础,推导了典型的多亮点水下目标回波的参数计算公式,利用MATLAB仿真验证了不同的入射角对该多亮点模型的影响,给出了水下目标回波的仿真结果。在此基础上,设计了基于线列阵的多亮点目标模拟系统的总体技术方案,提出了解决系统实时性等问题的具体办法。     

ia-PNCC: Noise Processing Method for Underwater Target Recognition Convolutional Neural Network

Underwater target recognition is a key technology for underwater acoustic countermeasure. How to classify and recognize underwater targets according to the noise information of underwater targets has been a hot topic in the field of underwater acoustic signals. In this paper, the deep learning model is applied to underwater target recognition. Improved anti-noise Power-Normalized Cepstral Coefficients (ia-PNCC) is proposed, based on PNCC applied to underwater noises. Multitaper and normalized Gammatone filter banks are applied to improve the anti-noise capacity. The method is combined with a convolutional neural network in order to recognize the underwater target. Experiment results show that the acoustic feature presented by ia-PNCC has lower noise and are well-suited to underwater target recognition using a convolutional neural network. Compared with the combination of convolutional neural network with single acoustic feature, such as MFCC (Mel-scale Frequency Cepstral Coefficients) or LPCC (Linear Prediction Cepstral Coefficients), the combination of the ia-PNCC with a convolutional neural network offers better accuracy for underwater target recognition.     

未知声速分布下的一种水下目标GPS定位修正算法

由于海洋中声速分布不均匀,要实现水下目标GPS的精确定位,必须进行误差修正。阐述了采用应答器工作模式的水下目标GPS系统定位原理,在水下目标GPS系统定位过程中,分析了一种基于欧氏几何原理的修正算法在声速分布未知时的定位修正效果和局限性,研究了算法出现盲区的原因,并据此对该算法进行了改进。仿真计算结果表明改进后的算法可有效减小声速分布未知时声速估计不准确造成的定位误差,提高了水下目标GPS的定位精度。     

水下声学超材料研究

声学超材料在空气中应用的研究已经很多,通过对其声学负参数的研究可以实现负折射、 声隐身、 波束控制以及超分辨成像等功能.声学超材料在空气中的良好应用也让更多的研究者们聚焦水下声学超材料(简称水声超材料)声聚焦、声透射等的研究,其在水下的研究涉及到流固耦合以及模式转换的影响,会更加复杂.水下研究的主要难题有尺度大、低频性...     

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。