深海脉冲声传播的多途效应

将WKBZ简正波方法用于水下声道中的脉冲传播波形的计算、群速的求解．数值模拟了窄带脉冲在北太平洋水下声道中的传播波形,模拟结果反映出了比较明显的信号传输的多途效应．分析了简正波群速对脉冲波形的影响,在收发深度均位于声道轴上时,在远距离上实现了简正波的分离;同时分析了收发深度与简正波幅度的关系及对脉冲波形的影响,得出在某一深度不是所有简正波对脉冲波形有贡献的结论．     

适合浅海工作的鱼雷自导有关问题探讨

浅海水声环境给鱼雷自导带来多途效应及严重的混响干扰,影响了自导系统的性能。本文分析了浅海环境对鱼雷自导3个方面的影响,并针对每种情况,提出了提高自导浅水性能的解决途径,并对鱼雷宽带自导的阵列模式、信号设计和接收处理以及自适应技术等有关问题进行了探讨。仿真结果表明,合理设计信号波形及检测算法,运用自适应技术能够有效地改善和提高鱼雷自导的浅水性能。     

声纳低截获技术方法与策略研究

根据声纳低截获因子方程,结合雷达与通信领域低截获经验和声纳自身特点,提出了低截获信号发射和双基地（多基地）两项低截获声纳技术的实现策略。并围绕空、时、频以及能量这4大要素,介绍了低频信号技术、大时间带宽积技术、复合频（码）制技术、随机或非线性体制技术以及时频捷变技术等5项低截获声纳信号设计方法,深入分析了LPI波形的特性,设计出了一些具有良好低截获性能的波形,并以降频梳状信号（几何comb）和非线性调频脉冲串信号（NLFM）为例进行了仿真验证。结果表明,通过这种信号设计方法设计出来的信号具有较强的抗截获性能。     

声纳基阵深度方向波束形成方式对声纳探测性能的影响

绘制了表面声道中的声传播轨迹图,并以此分析了声纳基阵接收声线入射角的变化特点及对声纳探测性能的影响.对深度方向采用不同波束形成方式的声纳基阵的探测距离进行仿真计算,并作了比较分析.     

一种基于时间反转处理的浅海目标监测方法

为了实现浅海环境中对入侵目标实时监测和判断的目的,基于时间反转技术,提出了一种利用时间反转镜在浅海环境中产生一条警戒线的水下目标监测方法,首次从理论上分析了入侵目标强度、深度和与时反阵水平距离等因素对基于时反镜的实时监测系统探测敏感度的影响。针对典型浅海声信道,通过计算机仿真和理论数据计算结果表明,采用时间反转技术的浅海水下目标监测方法的性能优于传统浅海警戒方法,该方法适用于探测小型目标或目标散射回波强度小的物体且不受浅海复杂声道及多途效应影响,具有较强的实用性。     

双基地声纳混响建模分析

在浅海环境下,混响是影响双基地声纳系统性能的主要因素,基于双基地声纳的几何特点,对接收端的混响进行了建模,并在接收端具有指向性的条件下,得出了混响面积以及接收端信混比的计算公式,对不同条件下接收端的混响强度以及信混比的变化进行了仿真分析,得到了不同条件下双基地声纳接收混响强度与收发位置、信号脉宽以及接受指向性的关系。     

浅海多途环境下的水声跳频通信方法

浅海海域强多途传输引起的码间串扰严重影响了水声通信的性能,本文采用跳频方法来抗多途和码间串扰。除了采用以往的单一滤波接收处理方法,本文还采用了一种新的接收处理方法,即前置跳频滤波接收处理方法,与其他方法不同的是在信号接收系统的混频之前增加了可控的前置跳频滤波器,可以增强抗多途和码间串扰能力,并对此方法分别采用PN码和递增序列2种跳频序列进行仿真研究。仿真结果表明,采用递增序列的前置跳频滤波接收方法使误码率大大降低。当信噪比大于10dB,串扰信号与直达信号能量比小于0．6时,误码率可达10^-4。     

浅水舰船地震波场的实验研究

根据声传播在浅海多次海底-海面反射的传播规律，以及海底切变波效应对浅海声传播的影响，分析了舰船地震波场的形成机理和理论传播模型，并通过对舰船地震波场的实验测量方法的讨论和具体实验数据的分析，研究了舰船地震波场的传播特性和频谱特性。     

宽带多普勒声纳信号波形设计

宽带多普勒声纳相对窄带多普勒声纳提高了测速精度,并已广泛应用于多种载体的导航。为了研究其提高精度的机理和设计波形,从海底回波特性出发,从频域推导了窄带多普勒声纳的克拉美-罗界;利用重复相位编码信号的等效时域形式推导了宽带多普勒声纳的克拉美-罗界,分析了引起单波束测速误差的因素以及宽带相对窄带提高精度的原因;最后对波形参数与精度的关系进行了分析并给出了波形参数选择方法。数字仿真表明了理论分析结论的正确性。     

脉冲多普勒引信抗干扰性能数字仿真

以对脉冲多普勒引信危害较大的阻塞式干扰模式为例,通过数字方法对四种雷达信号波形(等宽等周期信号、随机脉位信号、随机二相码信号、随机脉位随机二相码信号)的抗干扰性能进行了仿真分析,给出了仿真计算结果,为脉冲多普勒引信发射波形的选择提供理论支持和仿真数据。     

一种双参数可调的水声信道自适应均衡算法

针对浅海水声信道固有的随机时-空-频变、高噪、强多径等特性及变化的多径时延扩展,在变步长最小均方(LMS)平行滤波器组(PFB-LMS)算法的基础上提出了一种新的水声通信自适应均衡算法。该算法将变阶数和变步长的调整结合起来,降低了算法对迭代步长和均衡器阶数的敏感度。仿真结果表明,新算法在参数适应性方面优于传统LMS 及PFB-LMS 算法。     

使用单水听器定位浅水中的脉冲声源

针对浅海信道的相干多途结构,给出了一种利用单水听器通过估计多途时延差来定位脉冲声源的方法。分析了水底和水面声学特性的差别对反射波相位的影响,利用相位的差别来区分水面反射和水底反射,解决定位方程中声源位置模糊。使用复数域上的凸集投影方法估计信道中的多途幅度衰减和相位变化,其分辨率优于传统匹配滤波器,可以扩展定位方程的应用范围。通过误差传递方程研究了单水听器定位时的误差。对实验数据处理结果表明,这种定位方法在实际浅海环境中是可行的,具有成本低廉,结构简单的优点。     

基于双向判决反馈均衡器的水声通信海试试验研究

将被动时间反转镜（PTRM）技术与双向判决反馈均衡器（DFE）相结合,设计并实现了高可靠性的单载波水声通信解码方案。接收端采用PTRM压缩信道多途结构,聚焦信号能量;利用双向DFE将传统DFE和反向DFE输出结果合并,进一步降低错误判决的概率,提高系统稳健性。在时不变浅海水声信道环境中,开展的水声通信试验数据处理结果表明：与传统DFE相比,双向DFE能够获得一定的处理增益,5 km、7 km和10 km通信距离上的均衡后输出信噪比分别提高了2.74 dB、 2.36 dB和1.54 dB,有效改善了解码性能。     

一种水声扩频通信系统模型的仿真与分析

针对影响水声通信系统高速和高可靠性能的主要障碍问题,提出了一种改进的RAKE接收技术方案。通过研究水声信道衰落特性和水声相干多途信道模型,建立水声扩频通信系统模型,详细分析编码技术对系统性能的影响,并给出Rake接收机在不同合并方式下的仿真分析及数据。仿真结果表明,该方案能较好地解决水声数据传输中的多径干扰,是有效、可行的。     

水下目标回波亮点高分辨方位估计与仿真

水下目标回波亮点识别技术是现代声纳系统与水声对抗的一个极为重要的组成部分。基于单源方位精估的短脉冲切割方法,对于发射信号为长脉冲以及正横中轴方位下的目标回波亮点方位估计效果较差。因此研究基于多源的水下目标回波亮点高分辨方位估计方法具有重要的应用价值。本文重点研究了水下目标回波亮点高分辨方位估计方法,首先采用基于共轭倒序阵盖氏圆准则的方法对目标回波进行解相干和亮点数估计,然后在此基础上进行目标回波空间谱估计以获得目标亮点的方位。在具体仿真过程中,采用板块元散射方法仿真目标回波,并在此基础上进行高分辨方位估计,取得了较好的仿真效果。结果表明,本文的研究对于正横中轴方位的潜艇目标识别具有一定的应用价值。     

基于板块元法的水下复杂目标强度预报

近场高频照射情况下,水下复杂目标声反射强调各个部位、细节对声纳照射的综合作用。对此,引入了声纳目标计算的板块元法,通过3DS MAX软件将任意形状复杂目标表面划分为无数小曲面,由板块元近似小曲面,借助K irchhoff声散射理论完成对水下复杂目标目标强度的计算。该方法克服了声学亮点模型因忽略目标几何结构影响而过于粗糙,以及数值积分方法无法计算非标准几何体目标强度值的缺陷。数值计算及试验结果均验证了该方法的有效性。     

一种基于Costas序列的多输入多输出声纳正交发射信号集设计方法

寻找一组宽带正交发射信号集对多输入多输出（MIMO）声纳探测至关重要,信号集的正交性能好坏直接影响着MIMO声纳的探测效能。按照Costas序列编码的跳频信号具有近似理想的自模糊函数,但同一有限域构造的不同Costas跳频信号间并不总具有理想的正交性。基于有限域理论提出了一种本原元的搜索方法,利用安全素数的本原元设计了一组正交性最优的MIMO声纳正交发射信号集。仿真结果表明,对于1 000以内的素数,基于安全素数的有限域构造的正交跳频信号集不仅具有最优的正交性,还能取得最大的信号集大小。     

虚拟迭代时间反转镜被动选择聚焦技术研究

克服水下多途干扰,在噪声背景中实现多目标被动定位是声纳信号处理的主要功能之一。本文提出了利用矢量阵的迭代时间反转镜被动选择聚焦方法。利用虚拟迭代时间反转镜(D ITRM)可综合多途信息,对信号进行时间、空间被动聚焦的同时,在信道输出总能量强的目标处实现选择性聚焦。声矢量水听器阵与D ITRM结合可提高算法的处理增益。对矢量阵D ITRM选择聚焦原理进行了理论分析,仿真结果表明了所提算法的正确性和工程适用性。