基于千兆以太网信道的被动声纳系统的设计与实现

讨论了使用千兆以太网作为数据采集信道的被动声纳实时处理系统的设计与实现方法,重点对接收以太网数据解析,DSP系统与主机之间的交互、主机控制与显示、数据记录等功能进行了说明,所提出的方案,具有积木式结构,方便扩展,且普遍适用.     

一种基于典型相关分析的主动声纳水下混响抑制算法

混响抑制是提升主动声纳接收机性能的关键技术之一。传统的混响抑制算法主要采用多普勒和时间增益控制,以及预白化处理。这些算法需要对混响建模并进行参数估计,其计算量较大,且易受水声环境变化的影响。为了提升抗混响算法的鲁棒性,提出了一种基于典型相关分析的算法,能够与支持向量机结合实现对混响的预先分类识别。湖上试验结果表明该算法能够显著提升混响背景下主动声纳的检测性能。     

基于DGPS无人潜航器避碰声纳的试验研究

提出一种利用双频RTK的DGPS来估算船只与障碍物距离的方法,并采用基于HIMM数字滤波算法获取声纳系统探测障碍物的距离信息.对比距离信息可验证声纳系统探测的有效性.利用水面船只模拟无人潜航器安装声纳系统进行了避碰功能模拟试验,结果表明改进的HIMM滤波算法可有效降低环境背景噪声影响,提高了声纳测量信息的可信度.所提出的试验方法很好地解决了声纳避碰系统的前期功能试验困难,可大大降低直接利用无人潜航器进行试验的成本和风险.     

基于蒙特卡洛方法的主动声纳信号检测性能分析

主动声纳信号检测性能的分析上,目前在计算机仿真中一般假定混响包络的统计特性符合瑞利分布模型。基于此模型,已经有了较完善的理论。然而,在现代高分辨声纳系统中,混响包络的统计特性并不符合瑞利分布模型。此时在接收机工作特性分析时存在大量繁琐的公式推导。因此该文采用蒙特卡洛（Monte Carlo）统计试验方法,实现对瑞利分布混响背景下的主动声纳信号检测性能分析。结合对接收机工作特性曲线的仿真,得出了检测概率的理论值和仿真结果的误差曲线。误差曲线表明,蒙特卡洛方法在主动声纳信号检测的性能评估中是可行的。     

基于CVI+FPGA的声纳目标回波模拟器研制

在对声纳目标回波模拟器的数学模型、目标回波模型和混响模型研究的基础上，研制了一种基于CVI+FPGA的声纳目标回波模拟器，该模拟器能够产生主/被动声纳测试、定检所需的主/被动声纳回波信号。目标回波信号包括主动声纳、目标发射噪声、海杂波等信号，并以声信号的形式输出。通过性能测试及与实际声纳系统联试，证明该模拟器达到了设计功能和性能指标要求，介绍了声纳目标回波模拟器的数学模型、系统硬件和软件的实现方法。     

数字式主动声纳发射机的研究与设计

针对常规主动声纳发射机的缺点,设计了全数字式声纳发射机。信号发生器、波束形成、PWM产生、死区设置等模块集中在FPGA中,改进了D类功率放大器的控制方式,减小了发射机的复杂度,提高了设备可靠性。FPGA利用数字延时线实现发射波束形成,延时后的采样信号通过数字比较器生成PWM信号。设计死区时间控制电路,实现了死区时间的在线精确调整。实验室测试及湖上试验表明,全数字式主动声纳发射机设计方案可行有效。     

基于HLA的直升机吊放声纳系统仿真平台研究

为解决直升机吊放声纳仿真系统的模型重用与仿真系统间的互操作问题,提出了基于高层体系结构(HLA)的直升机吊放声纳系统仿真平台设计方案.通过对直升机吊放声纳单机应召式反潜过程进行分析,以高层体系结构作为技术框架,结合仿真平台的特点和功能需求,对仿真平台进行了模块划分,给出了仿真平台的联邦构架、联邦信息流图以及联邦对象模型/仿真对象模型(FOM/SOM).仿真的结果表明,直升机吊放声纳联邦成员可以根据联邦其它成员的信息对目标进行探测与跟踪,达到实时交互仿真的效果.该系统的实现有利于反潜作战的研究.     

新型多功能水声应答器电子系统设计

水声应答器是现代海军舰船声纳系统的重要辅助设备,它通过产生声纳回波信号来模拟静止或高速移动目标,供声纳设备功能性能测试及实验。本系统借助先进的通信技术及处理平台,将应答器和声纳设备连接组网。通过实时共享声纳信号、应答信号、定位数据、航行数据等信息,实现了声纳测试系统的一体化、智能化、多样化应用。相对于功能单一、信息封闭的水声应答器,本系统改进了传统声纳试验方法,提高了设备检验、检测效率。     

采煤机网络化远程控制试验系统设计

针对采煤机远程控制系统在实际生产工作面上进行研究成本高、难度大等问题,提出了一种采煤机网络化远程控制试验系统的设计方案,研究了符合试验要求的采煤机内部控制结构,介绍了采煤机机载控制器和无线收发控制器、地面主机和井下主机控制软件的设计。该系统采用远程/本地控制模式搭建了采煤机远程控制系统网络,通过以太网、光纤、RS485总线、无线网络传输控制信号,实现了在地面主机(远程)、井下主机(本地)上控制采煤机动作的功能。该试验系统的搭建也为采煤机远程控制的进一步研究提供了试验平台。     

吊放声纳主动探测距离建模与仿真

为正确实施搜潜战术,需要对吊放声纳探测距离进行预报。根据主动声纳工作原理及性能参数,充分考虑海洋环境和目标特性对声纳探测距离的影响,建立了吊放声纳主动探测计算模型,并进行了仿真验证。结果表明,该模型是有效可行的。     

高性能声纳数据采集处理系统

开发了一组高性能的数据采集和处理模块，叙述了这种采集处理模块如何有效地用于主动声纳接收机中。由于Ｓｉｇｍａ－Ｄｅｌｔａ结构的基本采样特性和完善性能，这种基于Σ－Δ结构的采集处理模块十分适合于声纳和其它音频的实时应用。     

水下三维场景实时成像系统

针对目前水下三维声纳实时成像系统前端信号通道多、波束形成计算量大的问题,提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的水下三维场景实时成像系统。采用FPGA阵列控制多路信号同步采样,优化波束形成算法对海量数据进行并行处理,同时利用嵌入式处理器PowerPC控制系统,最终由主控PC完成三维图像实时显示。实验结果表明,该系统能够在水下200m的范围内实现分辨率为2cm的三维成像,三维图像刷新率可达20帧／秒。     

基于超声波传感器多目标定位系统

设计和制作了一种用于导盲系统的定位多个障碍物位置的超声波传感器阵列装置,它只需要一个探测周期,就可以实现对单目标和多目标的准确定位,比传统的多超声系统具有更高的探测效率.在超声波测距系统中,精确地确定电路系统的延时参数是提高测距精度的关键,本文应用最小二乘的数学方法可以精确地获得超声波信号在电路中的传播时间,有效地提高系统测距精度,在导盲定位系统中得到了成功的应用.利用几何学的定位方法融合被修正的距离数据,实现了对目标点的准确定位.通过数据关联来区分多个目标.     

基于ATM网络的声纳实时并行接收方案设计与实现

通过设计ATM时标预校正方法和并行三接收数据缓冲区结构相结合的接收方案,解决了基于高速ATM网络的声纳传输系统和DSP处理系统之间的数据接口问题,即多阵多传感器声纳数据的接收同步问题以及系统运行中可能出现的丢包或者包错位的对齐问题。此结构的可靠性得到了海试的验证。     

大规模阵列信号处理机的FPGA设计

在雷达和声纳系统中，需要进行非常复杂的数据处理。目前解决这些问题的有效办法是将多个DSP组成阵列处理系统，以增加整体数据处理能力。针对系统的要求，采用基于CPCI的高速阵列信号处理板卡。该板选用AD公司的高性能浮点DSP处理器TigerSharc101，使整板具有14．4GFLOPS的峰值浮点运算能力，它提供Link Port来实现片间和板间通信。该文介绍了该板的原理框图，FPGA的实现结构，着重于Host接口逻辑设计。实践证明，该板具有了超强的运算能力，良好的扩展性。     

基于时频特征的抹香鲸Click与传统声呐信号的分类方法

正确识别与分类鲸类发出的叫声脉冲信号与主动声呐或通信信号,对提高海洋被动声学监测以及水下声呐探测或水下声学通信系统的稳定性和可靠性具有十分重要的作用。本文选取鲸声中具有代表性的Click信号和3类具有代表性的传统声呐信号作为研究对象,提出了一种基于时频特征的抹香鲸Click与传统声呐信号的分类方法。首先,利用滤波、小波去噪和端点检测方法实现鲸声去噪及信号自动摘取;然后,基于4类信号的短时傅里叶变换时频图,对信号时频轮廓进行多项式拟合,并提取多项式的系数作为信号时频特征;最后,分别使用反向传播(Back propagation,BP)神经网络和支持向量机对4类信号进行分类与识别。分类结果验证了所提算法和方法的有效性。     

不锈钢管表面缺损涡流检测信号的仿真计算

阐述了用数值仿真计算获得不锈钢管表面周向缺损涡流检测信号的方法，除了概述该仿真计算的数学模型、有限元法以及计算步骤外，还将计算结果与实验结果作了比较，以证明该仿真计算的可行性。