评价光纤水听器探头的性能参数

光纤水听器声学性能的准确评价一直是人们非常关心的问题。简要叙述了相位干涉型光纤水听器的工作原理,指出了光纤水听器探头和光纤水听器系统的区别。作为光纤水听器的关键技术之一,光纤水听器探头声学性能的测试还没有明确的规范或标准。为此,提出了有关评价光纤水听器探头声学性能的参数,如相移灵敏度、加速度相移灵敏度、相对加速度相移灵敏度、指向性、相移灵敏度随静水压的变化、相移灵敏度随温度的变化等的定义,并给出了相关的表达式,对准确测量和评价光纤水听器探头的声学性能有一定的借鉴意义。并希望通过这样的讨论,促进光纤水听器探头性能测试的规范和相关标准的制定。     

光纤水听器系统光纤传输噪声的自适应消除

传输光纤引入的偏振和相位调制噪声给光纤水听器远程传输系统带来严重影响.论文提出使用一个声压和加速度不灵敏的参考探头来获取传输光纤引入的公共噪声,并将该噪声进行自适应滤波处理来估计和消除传感探头中传输噪声的方案.实验结果表明,归一化最小均方误差(NLMS)自适应算法对冲击传输光纤引入的宽带偏振噪声抑制最大达20 dB;对传输光纤中大幅度的单频连续相位调制噪声抑制达20 dB;自适应滤波基本消除了传输噪声的影响,并且完整保留了传感探头中的仿真信号.实验同时证明,自适应噪声消除的结果优于直接将参考探头与传感探头信号相减的噪声抑制效果.     

光纤水听器调制激光光源的一种实现方法

在干涉型光纤水听器的信号检测技术中,采用相位载波零差检测方式,直接调制激光光源,具有明显的优越性。提出了一种实现方法,通过产生高频正弦波,对激光光源(多量子阱分布反馈激光器),进行直接驱动调制。光源调制输出波形精确多样(正弦波、三角波(包括锯齿波)和方波),输出频率大范围(0～20MHz),连续可调。实验表明达到了水听器对光源的要求。此调制技术也可在光纤通信等其它领域得以应用。     

EKF和PF算法及其在目标跟踪中的应用

基于贝叶斯滤波的目标跟踪原理,介绍了扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)和粒子滤波(ParticleFilter,PF)的基本思想和算法实现步骤。在非线性环境下对比分析了EKF算法和PF算法的估计精度,并给出两种方法的适用条件。EKF算法采用Taylor展开的线性变换来近似非线性模型,而PF算法采用一些带有权值的随机样本来表示所需要的后验概率密度。仿真结果表明,在强非线性非高斯环境下,PF算法的跟踪性能远优于EKF算法,当系统非线性强度不大时,EKF算法和PF算法的估计精度相差不大,但PF算法计算复杂,跟踪时间长,实时性差。     

用于光纤干涉传感器的高稳定PGC解调技术

相位生成载波(PGC)解调技术具有高灵敏度、线性度好和动态范围广的优点,因此广泛应用于分布式光纤传感器中.本文提出了一种单路微分相除和微分自相乘的PGC(PGC-SDD-DSM)解调算法,该解调算法对载波相位调制深度和光强度干扰均不敏感.仿真实验显示,与PGC单路微分相除(PGC-SDD)解调算法、传统的PGC微分交叉...     

矢量水听器在水声通信系统中的应用

将矢量水听器应用于水声通信系统,利用矢量水听器的指向性屏蔽强干扰。建立了基于矢量水听器的多载波正交频分复用(OFDM)系统模型,对各向同性噪声场中矢量水听器的增益进行了推导,为抑制相干干扰提供了新的解决方案,并进行了仿真验证。仿真研究表明,该方案能够有效地增强系统的抗各向同性干扰的能力,达到提高信噪比的目的,降低了误码率,增加了系统的稳健性。湖上试验验证了该方法的有效性,表明基于矢量水听器的水声通信系统可为实现高速水声通信提供一种有效的途径。     

ESPRIT扩展孔径技术在矢量水听器线阵中的应用

ESPRIT算法是一种用信号旋转不变性来估计信号参数的方法,属于子空间分解技术。应用于矢量阵扩展孔径的方位估计时,则需要一定的算法去除其本征模糊。文中提出了一种适用于矢量水听器线阵的ESPRIT去模糊算法——MUSIC,并与另一种粗略估计去模糊的方法在性能上作出比较。仿真的结果证明:使用MUSIC方法不仅可以去除ESPRIT算法中的本征模糊,还可以克服线阵中的左右舷模糊问题,就不必进行归一化、不需要考虑声压传感器的存在。不论是单目标方位估计还是双目标分辨都具有更大的方位角估计适用范围和更强的稳定性。     

粒子滤波器的原理及其在目标跟踪中的应用

本课题主要研究粒子滤波器的原理及其在目标跟踪中的应用。包括滤波算法、粒子滤波器原理和贝叶斯在目标跟踪中的应用。     

单向水听器及其在波束形成中的应用

提出常规反向波束形成技术,构建了单向水听器,并探讨其应用于阵列波束形成的可能性。系统地构建单向水听器模型,导出常规反向波束形成技术,证明得到其空间响应单指向性的存在条件,其指向性指数在3~4.8 d B范围内。以单向水听器为基元构建标准线列阵进行常规波束形成,并与全向水听器比较,理论证明了使用单向水听器能够为线列阵提高3~4.8 d B的指向性指数。仿真实验结果验证了单向水听器自身具有心脏形空间响应、3~4.8 d B的指向性指数和空间响应的宽带一致性等三种特性,使用单向水听器能够在主瓣宽度不变的同时降低旁瓣级、提高指向性指数、保持良好的稳健性。因此,提出的常规反向波束形成技术是一种构建单向水听器的有效方法,在阵列波束形成中使用单向水听器是可行的、有利的。     

一种改进的WSF算法在单矢量水听器多目标方位估计中的应用

文章针对单个矢量水听器的多目标方位估计,提出了一种基于加权子空间拟合(WSF)的算法,该算法首先对单个矢量水听器接收数据作一任意的时间延迟,而后仿照ESPRIT算法的思路求解阵列响应矩阵,从中抽取各目标的波达方位。该算法在保留WSF算法分辨力高、估计方差小的优点的同时,通过结合ESPRIT算法的思想,克服了WSF算法计算量大,需迭代求解的缺点。由于该算法和声源频率无关,因而可直接应用于宽带声源的测向,并避免了传统ESPRIT算法中因估计延时相位而导致的频率-方位模糊问题。文中通过数值仿真和推导Cramer-Rao下界,给出了该算法的性能评价,数值仿真和湖试实验结果也充分验证了该算法的有效性。     

航天器高精度GPS导航定位技术研究

将GPS测量定位技术、求解卫星轨道摄动运动的Encke方法和广义Kalman滤波技术有机地结合在一起，提出了利用GPS实现低轨道航天器高精度自主导航定位的新方法——载波相位-伪距综合动态定轨技术，解决了GPS载波相位应用中动态解模糊和跳周修复的难题。以此为基础，提出了两个航天器之间的载波相位-伪距综合差分动态相对导航技术。数值仿真分析和半物理仿真实验结果表明，所提出的动态定轨技术是可行的，对提高GPS导航定位精度的效果是显著的，并且其模型、算法和软件具有工程实用性。     

一种单站纯方位目标跟踪中的线性近似化滤波算法

针对EKF算法中存在初始化困难的缺陷，利用近似线性化的方法，构建基于修正极坐标系下的近似线性最小二乘滤波算法ALF；以ALF作为EKF滤波器的初始化算法，实现联合ALF和EKF的两阶段滤波算法，并将它应用在水下单站纯方位目标跟踪中。仿真结果表明，由ALF和EKF组成的两阶段滤波算法具有很好的稳定性，算法精度较高，是一种有效的算法，对潜艇实施隐蔽探测与跟踪具有重要意义．     

一种改进的UKF算法及其在深空自主光学导航中的应用

利用星敏感器以及光学导航相机,通过测量星光信息以及天体边缘信息,进行了自主光学导航方案的设计.通过观测量的转化改进了Unscented卡尔曼滤波方法(UKF)的具体实现形式,并将改进的方法与扩展的卡尔曼滤波方法(EKF)、UKF以及基于平方根分解的方法(SR-UKF)进行了比较,通过仿真对其算法的优越性进行了验证.仿真结果表明,这种基于观测量转换的UKF算法,不仅在计算量上有所减少,在精度上也有较大提高.     

一种水下GPS系统及其在蛙人定位导航中的应用

研究了一种适用于蛙人导航的水下GPS系统。针对蛙人执行水下任务所需的高精度导航,提出了一种由主动声纳浮标作为定位基站的GPS定位系统,介绍了该系统基于延时测量的定位原理和求解方法,给出了Kalman滤波器和扩展Kalman滤波器的设计,并通过数值仿真进行了验证,结果表明：为提高定位精度,在定位解算的基础上进行滤波平滑是必要的。     

移动机器人在大尺度未知环境下的自主导航方法——改进的FastSLAM算法

在移动机器人同时定位和地图创建过程中,标准FastSLAM算法（对SLAM因式分解的一种快速算法）通常假设机器人观测值和环境陆标之间的数据关联是已知的（即采用预置陆标）来回避数据关联问题。针对标准FastSLAM算法的这一缺陷,提出了一种适合大尺度未知环境（即数据关联未知）下的基于单个粒子最大似然数据关联和环境否定信息相结合的FastSLAM改进算法。该算法用基于单个粒子最大似然数据关联法保证当前运动噪声对下一步关联数据精度的影响和“失踪”问题的出现,而用环境否定信息法避免错误陆标添加到环境地图中。仿真结果表明,改进的FastSLAM算法解决了大尺度未知环境下的数据关联问题,提高了机器人自身定位和地图创建的精度,可真正实现机器入在大尺度未知环境的自主导航。     

Fictive temperature in silica-based glasses and its application to optical fiber manufacturing

This paper will thus give an overview of methods to reduce efficiently the Rayleigh scattering loss via the fictive temperature in silica-based optical fibers. We will first recall what the concept of fictive temperature T_f is and its limitations in section 2. We will see that both Raman and IR spectroscopy can be used to determine T_f (Section 3). Section 4 will thus give some examples of T_f profiles measured in optical fibers manufactured in different conditions. Finally, section 5 will present the main approaches to reduce Rayleigh scattering loss in silica-based fibers via a reduction of T_f.     

修正自适应格型陷波器及其应用

提出了一种频率响应非对称的修正自适应格型陷波器(improved adaptive lattice notch filter,I-ALNF),并且提出一种新的自适应格型递推算法。将陷波器传递函数零极点部分同时引入到自适应调整算法中,使陷波器具有更好的特性。该陷波器应用于语音信号处理,根据其反射系数推导出自适应陷波频率,可以较容易的检测到语音声门闭合时刻(glottal closure instant,GCI)的位置。     

直角坐标系下的水下被动目标跟踪自适应卡尔曼滤波算法

针对纯方位被动目标跟踪中，直角坐标系下的扩展卡尔曼滤波器容易发散，导致滤波精度很差的情况，文章中提出了一种直角坐标系下自适应卡尔曼滤波算法，对虚拟噪声进行了估计，动态补偿观测模型的线性化误差，削减系统的观测误差，并对其滤波理论及其算法进行了研究和仿真，结果表明，该算法提高了滤波的稳定性、快速性和精确性，优于一般的扩展卡尔曼滤波算法。