水下声信号激光相干探测的仿真与实验

建立波长1 550 nm的全光纤激光相干探测系统,系统采用全光纤设计,光路简单且稳定性高.数值仿真与实验结果表明,采用激光相干探测和时-频分析,可有效地提取水下不同频率、不同强度和不同深度的振动特征.该系统可实时探测出40~10 000 Hz的水下声信号,且测量标准偏差小于几个赫兹.因此,激光相干雷达用于水下目标的探测与识别具有实时性,该技术可为水下目标的特征提取和识别提供新的途径.     

激光探测水下声信号的实验研究

在实验室条件下,对于不同频率、不同振动强度的水下声音信号展开激光相干探测研究,建立了基于该方法的实验系统。水表面在水下声音信号作用下产生波动时,用激光照射水表面,其产生的水表面散射光携带了声波信息并与参考光发生干涉,对干涉信号进行采集并处理可得到水下声信号的频率与强度信息。对不同条件下得到的实验结果进行对比分析。实验结果表明,激光相干探测技术可有效地探测水下声信号,并且随着声信号的频率提高、强度减弱,探测效果趋于变差。实验系统采用全光纤光路设计,取得了较好的效果。     

水下声信号红外激光探测的光线分析

水下声信号在水-空气界面会引起表面波动而对打在水表面的激光进行调制。利用直接光强检测方法可以检测到受水下声信号调制的激光信号,本文用光线分析理论模型证明了利用激光进行水下声波探测的可行性。     

激光空中探测水下目标的新方法研究

为了实现在空中利用激光技术对水下目标进行探测的目的,基于迈克尔逊干涉仪的基本原理,提出了一种从水面散射激光中获取水下声源信息的新方法。设计并实现了一套空中探测水下声信号的实验装置。实验结果表明：频谱分析图中的峰值频率即为水下声源的发声频率,系统能够实时探测发声频率在1 kHz～14 kHz的水下声源,且测量标准偏差小于7 Hz。该方法为航空遥感水下目标提供了一条新的技术途径。     

水下声信号激光探测技术研究

水下声信号激光探测技术采用了激光接收技术。它在空气中利用光波,而在水中利用声波,把两种最佳的信道和物理场结合了起来,是遥感探测水下声信号的一种比较理想的方法。水下声信号在水空气界面会引起表面波动而对打在水表面处的激光束进行幅度调制。利用直接光强检测方法可以检测受水下声信号调制的激光信号。本文在理论分析的基础上通过试验验证了激光探测水下声信号技术的可行性,同时对水下声信号光电探测存在的问题进行了探讨并提出了相应的解决途径。     

中低频水下声信号的激光干涉法探测

基于迈克尔逊干涉仪原理,提出了在非平静水面情况下探测中低频水下声信号的激光干涉方法。利用携带声波信息的散射光和参考光的干涉结果提取水下声信号的频率信息,并进行了理论分析和实验验证,结果表明,激光干涉法可以准确探测出中低频水下声信号的频率信息。     

利用激光探测水下声信号的研究

对激光探测水下声信号可行性进行了研究.水下声信号造成的水表面微扰导致了反射的激光光通量的变化,探测器接收到的光通量的变化频率与水下声信号的频率相同,并给出了探测器位置与接收光通量的关系.     

种子注入固体激光相干探测实验研究

利用激光二极管(LD)抽运的单块非平面单向行波环形腔单频固体激光器作为种子源,对电光调Q的功率激光器进行种子注入。通过温度反馈控制对种子光源进行频率调节,控制种子光源和从动激光器自由振荡频率的匹配,得到种子注入发生比率为80%,脉冲功率半宽度为20 ns,能量为5 mJ,重复频率为500 Hz的单频激光输出。利用目标反射回波与声光移频的本振光进行外差探测,获得了包含速度信息的相干信号输出。     

半导体激光相干探测技术研究

文章就连续波半导体激光相干探测试验样机的技术指标、基本组成、工作原理、关键技术以及探测概率和虚警概率的计算进行论述，最后给出了样机的试验和测试数据及对今后工作的展望。     

水下声信号光电探测技术的实验研究

为了实现水下声信号的遥感探测,针对水下声信号光电探测技术的强度调制理论,提出了光线分析理论模型,并进行了初步的理论分析和实验验证,取得了频率为65Hz和100Hz的水下声信号的探测数据,验证了水下声信号光电探测技术的强度调制理论.实验结果表明,在空气中利用激光,在水中利用声波,通过这两种信号载体来探测水下声信号技术是可行的,这一结果对于水下声信号光电探测技术的研究具有一定的参考价值.     

一种采用高重复频率激光进行水声通信的方法

为研究空中平台与水下目标之间的激光声通信技术,提出了一种热膨胀机制下采用高重复频率激光进行水声通信的方法(重复频率法)。理论推导了高重复频率激光产生窄带声信号的过程,并通过实验测量进行了验证。利用高重复频率激光产生了频移键控(n-FSK)和多频移键控(n-MFSK)两种频移键控信号,结合现有激光器的技术指标,针对不同调制信号的水下通信距离、占用带宽、传输速率进行了分析计算,并与现有的方法(长脉冲法)进行了比较。结果表明,n-MFSK调制的传输速率比n-FSK调制的更快,频带利用率更高,但水下通信距离不及n-FSK调制;同为n-FSK调制,重复频率法的水下通信距离为1000m,比长脉冲法高40%,通信性能优于长脉冲法。     

The Analysis of Under Water Vehicle Non-Stationary Acoustic Transient Signals Using a New Fast Algorithm for Constructing Positive Time-Frequency Distributions

It is well know that under water vehicles emit many types of acoustic signals, including stationary as well as non-stationary. The non-stationary transient signals are receiving considerable attention, especially from the standpoint of detection and tracking of under water vehicles. Thus, modern methods for processing these non-stationary acoustic transient signals are required. This paper presents a very powerful method for analyzing acoustic transient signals, the positive time-frequency distribution. A fast algorithm that implements the minimum cross-entropy positive time-frequency distribution makes practical the processing of 'real world data', like under water vehicle acoustic transient signals. An example of such a signal is presented, which is a generic acoustic transient signal from a under water vehicle. The signal is only representative, as it is normalized in time, in frequency, and in amplitude. The positive time-frequency distribution constructed for this generic transient signal is contrasted with the one-third octave method, which is currently the primary method being used by the under water vehicle community to analyze under water vehicle transients. The positive distribution is also contrasted with broad band and narrow band spectrograms.     

基于矢量水听器的水下声学浮标系统设计

针对海洋安全技术发展对无人自主探测平台的迫切需求,设计了一种具有海洋目标探测功能的水下声学浮标系统,该系统声学探测单元基于姿态感知复合同振式矢量水听器,水声数据采集与实时分析单元采用FPGA+DSP的设计方案,可控制声学探测单元工作时序,并完成水声和姿态信息联合信号处理。为验证水下声学浮标系统目标探测能力,在南海某海域开展目标探测能力试验验证。结果表明,深海良好水文环境条件、浮标采用定深漂流工作模式,对600 t级、10节航速航行科考船探测距离≥10.3 km。     

基于邻近频点相关特性的水声信号盲源分离

排序和幅度不一致性是信号频域盲源分离的主要困难。该文建立了邻近频点相关特性理论,并针对水声信号进行深入研究,结论表明单个水声信号邻近频点间相关特性良好,且性能非常稳定;而两个不同水声信号邻近频点相关性非常弱。提出基于邻近频点相关特性的盲源分离算法,用于消除卷积信号盲源分离过程中排序不确定性,实验表明该方法对卷积混合形式的水声信号能取得较好分离效果。     

水声探测系统目标回波信号仿真技术研究

目标回波信号是水声探测系统主要的信息来源,在水声对抗仿真系统中,目标回波信号的仿真数据量又是制约仿真实时性的关键因素之一,因此,必须对目标回波信号进行深入研究,既要真实仿真出实际系统中目标回波信号的所有特征,又要满足仿真实时性的要求。提出了一种针对水声对抗仿真系统的目标回波仿真信号模型,该模型以窄带信号的复包络为基础,综合了实际系统中多普勒频移和频率补偿的影响,更具真实性和实用性。利用该模型具有采样频率低,仿真数据量小的优点,能够满足仿真系统实时性的要求。在水声对抗试验仿真系统中得到了很好的检验,具有广阔的应用前景。     

基于正交频分复用的高速水声通信技术研究

为满足高连水声通信的需要,在对正交频分复用(OFDM)技术的原理进行研究的基础之上,结合水声信道的特性．给出了进行二次频率调制(FM)的OFDM／FM实现方法,并通过仿真得到了谈方法的性能。仿真结果表明,在多途扩展的信道条件下,基于OFDM／FM的水声通信系统仍可获得满意的性能。