飞行蝙蝠生物声呐波形抗杂波性能分析

蝙蝠进化出的生物声呐系统,在杂乱分布的植被环境中表现出抑制强杂波并准确定位猎物进行捕食的能力,引起了广泛的研究。文中基于水下声呐波形设计模糊函数与Q函数原理,分析了蝙蝠生物声呐三种不同发射波形的时频分辨力及抗杂波目标检测能力。通过与人类水下声呐的技术类比,并运用水下声呐信号分析方法研究蝙蝠声呐信息,可以使研究者更加清晰地认识到蝙蝠生物声呐在自然进化过程中获得的性能。Q函数理论分析与计算机仿真均表明,与宽阔环境中使用的多谐波扫频信号相比,蝙蝠在强杂波环境中使用恒频与调频-恒频-调频信号更适用于强杂波环境中的运动目标检测。     

海洋侧扫声呐探测技术的现状及发展

侧扫声呐探测技术是目前海底地形地貌中的主要探测技术手段之一,具有扫描分辨率高,经济高效的特点,主要用于港口河道、近岸海洋工程测量。本文从侧扫声呐技术的现状进行分析,对未来侧扫声呐探测技术的发展趋势进行总结,为后续进行海洋侧扫声呐探测技术的研究打下基础。     

声呐技术原理与前景展望

本文首先论述声呐技术的工作原理、分类,再探讨影响声呐工作性能的因素,最后综合上文论述提出声呐技术的应用及展望.     

基于新型阵列结构的多波束SAS逐点成像算法研究

该文基于多波束测深和合成孔径技术原理,提出了多波束合成孔径声呐(Synthetic Aperture Sonar, SAS)的实现方案,设计了一种新型的多接收阵元阵列结构,有针对性地推导了相关数学模型,并仿真实现了逐点成像算法。计算机仿真结果表明：相比于传统多波束测深声呐,新方案的方位向分辨率有了明显的提高;相比于常规合成孔径声呐,新方案能够得到更多的目标信息,且能改善成像效果。     

一种基于YOLOv3的水下声呐图像目标检测方法

将目标检测框架应用于水下声呐图像处理是近期的高热度话题,现有水下声呐目标检测方法多基于声呐图像的纹理特征识别不同物体,难以解决声呐图像中由于形状畸变造成的几何特征不稳定问题。为此,该文提出一种基于YOLOv3的水下物体检测模型YOLOv3F,该模型将从声呐图像中提取的纹理特征和从深度图中提取的空间几何特征相融合,利用深度图中相对稳定的空间几何特征弥补纹理特征表述能力的不足,再将融合后的特征用于目标检测。实验结果表明,所提改进模型的检测性能相较于3个基线模型在识别精度方面具有明显提升;在对单个类别的物体进行检测的情况下,与YOLOv3相比,改进模型也表现出了更出色的检测效果。     

多波束侧扫声呐的设计与实现

针对单波束侧扫声呐在高速拖曳状态下沿方位向成像质量下降的特点,提出了多波束侧扫声呐的设计方案和硬件实现方法。可在高达20 knot的拖曳速度下保持方位向具有较高的分辨能力。     

综合水下检测技术在水闸工程水下结构检测中的应用

以多波束水深测量技术、侧扫声呐探测技术为代表的声呐水下检测技术在海洋调查、江河测绘等领域已经有着成熟的应用,且水下机器人检测技术在水工建筑水下结构检测中的应用也越来越广泛。因此,文章通过某水闸工程水下结构检测实例,介绍了以声呐水下检测技术和水下机器人检测技术为代表的综合水下检测技术在水闸工程水下结构检测中的应用情况。     

多节点声呐阵列信号光传输系统设计与应用(本期优秀论文)

针对水下探测系统中多节点声呐阵列信号传输数据量大、传输距离远的要求,提出了一种基于低压差分信号(Low Voltage Differential Signaling,LVDS)传输结合光纤的远距离高速传输方式。鉴于声呐数据类型的多样性,在使用市面上通用光转换设备可能带来可靠性和资源浪费的情况下,结合声呐阵列自身的特点,设计了一套新的光传输系统,即用一根光纤就能实现所需的不同类型的声呐数据的双向传输。     

一种通用声呐信号源的设计

在设计主动声呐系统时,为了使声呐系统能够在不同的工作环境中达到最佳效果,需要设计相应的声呐波形。采用ADI公司DDS芯片AD9959设计了一种可编程的通用多通道声呐信号源,可生成任意的声呐信号波形,其具有十分重要的应用前景。     

基于多普勒特征的蝙蝠生物声呐环境识别及其水声场景应用

蝙蝠生物声呐仿生技术结合深度学习算法为智能信号处理领域带来了许多新应用和研究方向。飞行蝙蝠能利用回声与环境多普勒信息感知环境并识别目标,并以此为基础进行捕食、导航与交流等活动。通过研究飞行蝙蝠使用回声和多普勒信息感知环境和识别目标的生物机理,可以为人类创造更加高效、精确的探测和识别系统奠定基础。文中从飞行蝙蝠生物声呐感知系统的基本原理入手,建立了蝙蝠生物声呐飞行状态的杂波环境数学模型。针对发射恒频信号的蝙蝠,提出了一种基于时频特征平面与卷积神经网络的环境场景识别方法。通过时频分析获取杂波环境的多普勒与距离维特征,采用卷积神经网络从大量数据中高效地提取特征,根据不同方向杂波的多普勒与距离维差异实现环境识别。本研究通过计算机仿真对蝙蝠飞行过程中具备的环境分类与感知能力给出了数值模拟说明。仿真结果表明,所提算法具有良好的分类识别能力,且信噪比为30 dB时,对不同杂波环境的分类准确率可达96%以上。同时分析了飞行蝙蝠生物声呐环境识别技术在水声领域的应用,模拟海港口岸建立了水下声呐混响环境模型,并针对水下潜航器等运动平台环境类型识别进行了性能仿真验证。结果表明,所提模型与分类识别算法取得了良好...     

进入21世纪的声纳技术

海洋开发和反潜战的需求是推动声纳技术发展的巨大动力。水声物理、水声信号处理及相关学科的进步又促使声纳设计日趋完善。本文介绍声纳技术在进入21世纪时所面临的机遇和挑战;水声信号处理领域近期研究的热点问题以及声纳系统设计中的技术创新课题。      

软件声纳的目标自动跟踪系统建模

数字声纳软件化是未来水声装备发展的必然趋势。这里依照软件声纳的内涵,应用模型驱动的体系结构研究数字声纳的目标自动跟踪系统,进行系统的平台无关模型建模,对其主题事务进行了高相关性、低耦合性的域分层,且各层有较高的可复用性。在转化驱动规则下从平台无关模型转化为平台相关模型,运用xUML（可执行统一建模语言）在该转换规则下在计算机上完成了软件的仿真,并对模拟目标进行自动跟踪,实现了目标自动跟踪系统的功能,为软件声纳的进一步发展提供了一定的参考意义。这里将软件声纳的概念运用于目标自动跟踪系统的软件开发,运用模型驱动架构开发符合软件声纳要求的软件,证明了软件声纳在声纳系统开发中的可行性。     

主动合成孔径声纳几种算法比较

海洋开发和反潜战的需求成为推动声纳技术发展的主要动力。主动合成孔径声纳（ASAS）作为一种新型高分辨水下成像声纳,利用小孔径的物理声阵,得到与径向距离和频率都无关的方位分辨率。运动补偿是合成孔径声纳的关键问题,利用多接收阵回波数据的互相关特性进行补偿有距离多普勒、线性调频空变平移、波束域等多种算法,通过对几种算法的分析比较,结合仿真验证,为实际应用提供了依据。     

水声对抗器材对抗平台声纳效果评估方法

随着反潜平台反潜能力的不断提高,对抗平台声纳的水声对抗技术和装备也不断发展。结合潜艇对抗反潜平台声纳的特点,提出了水声对抗器材对抗平台声纳效果评估准则,并给出了仿真条件和仿真流程,对水声对抗器材对抗平台声纳效果评估方法研究有一定的参考价值。     

多波束成像声呐显控软件设计与实现

随着海洋的国家战略地位持续提升,成像声纳系统在水声领域的应用中越来越广泛。结合目前的水声成像技术和图像处理算法,设计实现了一个多波束成像声呐显控软件,对软件的通信模块、显示模块以及图像处理算法等进行了阐述,并通过Visual Studio开发平台对其进行仿真及验证。结果证明,该设计不仅可以准确的实时成像,还可有效地识别目标物。     

基于VC＋＋和Matlab的交互式主动声呐模拟系统

交互式主动声呐模拟系统的设计开发是现阶段声呐训练的需要,能够弥补传统训练的不足。介绍了模拟系统的总体结构和工作原理,并在此基础上,提出了一种新的基于VC＋＋6．0和Matlab的主动声呐搜索画面的仿真方法,该方法简单灵活、易于掌握,且模块通用性和可扩展性强、可移植性高。实验结果表明,使用该方法仿真的主动声呐搜索画面能够达到实际工程要求,具有较高的实用价值。     

一种吊放声纳仿真系统的设计与实现

根据实际需要,研制了一种吊放声呐仿真系统,该系统在吊放声呐设备研制、测试等过程中,能够产生特定参数要求的目标回波信号,研究各种算法进行目标检测和参数估计,验证声呐设备存在的技术问题.阐述了该系统的理论知识,并在此基础上,着重介绍了其软件架构和实现方法.     

沉底及掩埋弹性小目标主动检测系统设计

随着数学理论和信号处理理论的不断发展,主动声呐检测方法也愈加丰富,但在主动声呐检测问题中,由于混响的存在使经典信号处理方法的应用受到限制。设计了一套用于集成各种算法的主动声呐检测系统,介绍了整体框架的实现和几个抗混响算法,演示了一些基于实际数据的初步结果。