采用双相码高速传输水下声数据的一种方法

本文说明了利用单芯同轴电缆高速传输水下声数据的必要性,并给出了一种采用双相码的水下声数据基带传输方法,实验结果表明了该方案的优越性。     

基于海试的水下立式采油树安装测试技术研究

为促进水下立式采油树国产化进程,以水下立式采油树样机海试安装测试关键技术为重点展开研究。基于水下立式采油树的结构特点、下放安装方式和测试方法,结合国内外研究现状和现有相关行业标准,提出适用于水下立式采油树海试的安装测试流程;设计无防喷器、无隔水管的新安装测试方案,并制定海试作业操作流程,阐述具体的安装测试方法。该新方案可简化安装测试过程,节约海试成本,可专门服务于海试安装测试,为国内水下立式采油树以及相关水下生产设备的海试作业提供参考。     

某供油码头水下爆破的设计与施工

本文介绍了某供油码头水下爆破工程的设计与施工技术，并提出水下钻孔爆破与水下裸爆相结合的设计方案，此方案能更好地保证爆破效果，可供类似工程参考。     

水下机器人测试及相关机构介绍

为探讨水下机器人在设计制造完成后开展相应测试、试验的现状,对水下机器人测试、试验方法的主要内容,国内水下机器人主要测试机构现状,国外水下机器人主要测试机构现状三方面进行了论述。水下机器人测试的主要内容包括整机总成测试、螺旋桨推进器测试、机械手性能测试等几块。通过介绍国内外水下机器人测试的主要机构,表明我国目前已有部分机构具备相应的测试能力,也有机构成立了专门的水下机器人测试中心。与国外水下机器人测试机构相比,除个别以外,国内的水下机器人测试系统一般较为大型,部分和船舶共用一套系统,而国外的测试系统更具有针对性,专业性也更高。整体来说,目前国内水下机器人测试系统基本都能满足相应的测试要求,并不断地向国际先进水平靠拢。     

基于座底式水声网络节点的跟踪测试技术研究

为了满足水下航行体的大范围水下定位跟踪测试要求,针对基于座底式水声网络节点的跟踪测试技术进行深入研究。设计了一种紧凑型水声网络节点,该节点采用卧式安装结构,可通过水声或光电信号进行回收控制,具有结构轻便、布放效率高、回收可靠等特点。利用该水声网络节点,串行布放在某水域组成座底式长基线跟踪测试系统,该系统具备定位跟踪、航行参数遥测等功能。针对其定位跟踪及航行参数遥测功能进行湖上跑船试验,试验结果证明,该系统定位跟踪精度高,航行参数遥测功能可靠,遥测误码率低,总体覆盖范围大,可广泛应用于水下航行体的定位跟踪、导航测试等,具有较高的工程实用价值。     

水声通信系统中分布式空时分组码的研究

协作传输可以获得无线信道内在的空间分集,有效改善通信系统的性能,增加通信系统的覆盖范围。对水声通信系统中两中继节点协作的译码转发方案进行了研究,提出了基于译码转发协议(DF)的分布式空时分组扩频编码(DSTBSC)方案,该方案可以克服多径衰落对分布式空时分组码(DSTBC)信号正交性的影响。给出了DSTBSC方案的系统模型,着重分析了在采用两中继译码转发时,中继节点的误码对水声通信系统性能的影响。在接收端不考虑信号冲突的情况进行仿真,结果表明,与直接传输方案相比,采用两中继节点、译码转发的DSTBSC方案,在两中继节点处均无误码和一个中继有误码时在相同的比特误码率(BER)条件下均可获得约4dB的分集增益,增加了传输距离。     

基于SAB82525和AM7960的WTB介质附件单元的实现

WTB(Wire Train Bus)总线是一种主要面向轨道车辆的总线技术.WTB节点的介质附件单元属于链路层,负责数据的编解码和收发,并通过约定的接口向高层应用提供服务.针对国内对WTB节点的设计开发通常采用FPGA实现介质附件单元全部或部分功能的情况,提出了以SAB82525和AM7960为核心元件的介质附件单元设计方案,并阐述了其可行性.同FPGA方案的比较来看,该方案具有开发周期短,兼容性容易保障等特点.制作的样件,按照IEC61375-1中基本连接测试中的要求进行了测试,结果表明该设计能满足测试内容的要求.     

可水声定位的水下弹载测试系统设计

为了获取水下弹体发射全过程的多通道飞行姿态数据,并且针对水下弹体发射入水后难以搜寻的问题,设计了一种可水声定位的水下弹载测试系统。采用STM32F103C8T6作为主控芯片,控制系统多通道数据采集、存储与超声波脉冲信号的发出。设计了功率放大电路和阻抗匹配电路,提高了系统工作效率。经过测试,加载在换能器上的激励电压峰-峰值达134 V,可驱动换能器发出超声波。实验结果表明,采集系统可以连续高精度地采集弹体全过程飞行数据,在水下3.8 m可探测到目标,达到实际使用要求。     

水声探测信号级仿真通用模型库设计

信号级仿真以其能更真实地模拟装备作战性能且可进行统计仿真等显著优点成为完成水下作战效能评估任务较为理想的平台之一,而诸如舰艇辐射噪声模型等水下作战实体的声学模型则是构成水下作战评估体系的基础。在对水下作战过程进行深入分析的基础上,设计了水声探测信号级仿真通用模型库。该模型库以鱼雷为声学模型,通过数据库将八类水下作战实体和环境模型进行分类管理,支持离线和在线仿真,模型库中的各模型均经过实测数据进行验证。该模型库的建成,为水下作战系统的总体设计、性能测试、方案验证以及声兼容性研究提供了工程化的研究基础和较为真实的试验环境。     

水下目标振动噪声监测

为了降低水下目标航行的噪声,需要通过大量的实艇海上测试,以便于确定水下目标的主要噪声源.然而,仅凭有限次数的测量是不够的.需要通过长期地对目标自身的振动和噪声进行监测,以便掌握和了解在不同状态或工况下振动和噪声变化的情况.这不仅能为降低水下目标噪声提供有效的依据,同时也为航行中的水下目标提供了自身振动与噪声状态的数据,有利于水下目标操作员在工作中采取有效的防御措施和技术手段.本文介绍了一种用于水下目标振动和噪声监测的设备,说明了设备的组成及其工作原理.并介绍了国外相关领域研究技术的概况.     

基于正交频分复用的水下转发器的设计

为解决长距离高速水声数据传输问题,采用接力式水声数据转发传输是一个很好的解决方案。结合正交频分复用技术的特点设计实现了一个数字式的水下转发器系统。系统功耗低、结构简单,可以很好地解决水声通信中存在的多途干扰和窄带宽问题,实现高速、可靠的水下数据转发的目的。湖试中,在6000m的距离内,3kHz带宽下,转发速率为4.32kb/s,误码率低于10-3。湖试结果表明,基于正交频分复用的水下转发器可以达到较高的转发速率和较低的误码率。     

AUV水下对接系统设计与接驳控制方案研究

为了实现自主水下机器人（autonomous underwater vehicle,AUV）稳定、准确、高效地完成水下对接,提出一种导向罩开合式水下对接装置。针对该装置对接结构的特征所决定的AUV入坞运动的控制要求,考虑到在入坞阶段前向运动起主导作用,分别建立了在静对接、悬浮对接和拖曳动对接三种应用场景下AUV对接系统的动力学仿真模型,重点分析了AUV对接系统在对接时受到的水动力和碰撞力。基于ADAMS （automatic dynamic analysis of mechanical system,机械系统动力学自动分析）和控制仿真软件MATLAB/Simulink联合搭建的水下对接仿真系统,进行在不同接驳控制方案下静对接、悬浮对接和拖曳动对接效果的仿真分析与对比。分析结果表明：在位置-速度闭环控制下,对接能耗、碰撞次数和最大碰撞力均为最小,对接耗时比传统的位置闭环控制减少约50%;在拖曳动对接场景下,在位置-速度闭环控制下对接系统实现了良好的变速跟踪,有利于AUV快速对接。该AUV水下对接系统适用于不同的对接场景,方便无人艇搭载并对AUV进行布放与回收,有利于革新海洋无人系统跨域协同作业模式。     

成组光纤水听器特性研究

成组光纤水听器具有能抑制流噪声、有指向性、灵敏度高等优点,可应用于全光拖曳阵.介绍了成组光纤水听器的概念,建立了其拾取水声信号的水声信号检测模型,理论分析了其灵敏度和指向性.完成了四子单元的芯轴型成组光纤水听器的光学设计和机械设计.在非消声水池中,采用脉冲法测定了其灵敏度和指向性.结果显示:此结构的成组光纤水听器灵敏度为-152dB(0dB=1rad/Pa),与理论值-151dB基本符合;当时,指向性函数主瓣宽度为28°,与理论值26°度基本吻合.     

拖缆模型涡激振动的影响因素分析

为了考察圆柱型声纳阵拖缆在水下拖曳时,由于尾流中发放旋涡激起的涡激振动情况和有关规律,进行 了试验研究。对不同拖曳速度、拖缆倾角,即拖缆与来流速度之间的夹角和不同直径的拖缆涡激振动进行了测量分析。 结果表明,约化速度、拖缆倾角、拖曳速度等是影响涡激振动的主要因素。试验结果对进一步开展该类课题的研究,对声 纳阵拖缆的设计,提供了技术依据,具有实际价值。     

OFDM水声通信下行非正交多址接入功率分配方法研究

针对基于功率域非正交多址接入（Power Domain Non-orthogonal Multiple Accesses,PD-NOMA）的正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM）水声下行通信系统的功率分配问题,提出了一种基于中断概率的功率分配方法。用户节点在系统初始化阶段根据源节点广播的组网数据包获取水声信道的统计特征,源节点根据水下用户反馈的信道特征参数建立水下用户的中断概率模型,以最小化两用户的中断概率和为目标建立目标函数,在中断概率区域边界上遍历搜索最优的功率分配系数。仿真结果表明,该方法在保证公平性的条件下,有效降低了用户节点的中断概率,提高了系统的频谱利用率和误码性能。     

矢量水听器工程局限性剖析

重点研究了矢量水听器在工程应用方面的特点和局限性。首先给出了矢量水听器及其阵列的数学模型和它的性能特点;接着对矢量水听器和传统声压水听器在浮标/潜标平台、拖曳式平台以及水下航行器平台等应用情况下的性能进行了比较分析。结果表明,在浮标/潜标平台上,使用矢量水听器有利于低频时的目标探测,可以显著降低阵列孔径;而在拖曳阵及航行器等移动平台上,由于受流噪声、运动平台辐射噪声等因素的影响,矢量水听器的性能优势不易发挥。     

2.5Gb／s抽样法比特误码测试系统

提出并实现了一种利用抽样法实现高速数字通信系统比特误码率测试的新方法，可以利用低速误码仪对高速系统的误码率进行测量和分析。已利用１５Ｍｂ／ｓ误码仪实现了２．５Ｇｂ／ｓ的误码测量，并成功地应用于我国第一个２．５Ｇｂ／ｓＩＭ／ＤＤ光纤传输实验系统的研制工作中。     

国外鱼雷防御问题评述(二)水面舰艇鱼雷防御系统中鱼雷报警纵览

鱼雷防御是从对来袭鱼雷的识别报警开始的,所有鱼雷防御系统的基础是其对鱼雷的检测、分类和定位能力。为了有效地对抗鱼雷攻击,各国海军正在努力提升其声纳的鱼雷目标检测、定位和识别性能。文章对国外鱼雷报警系统的现状和发展趋势进行了分析和评述。鱼雷报警功能可以利用专门的鱼雷报警声纳来实现,也可以集成在一个被动拖线阵里。但通常由一个主被动联合拖曳阵声纳和舰壳声纳构成一个完整的系统,共同完成鱼雷辐射噪声的被动检测、分类和主动回波信号的分析,每个声纳都为鱼雷这个高速小目标的检测定位进行了优化。这样的系统由于可以采用基元数众多长线阵、更好地利用声场条件等,可以实现对鱼雷目标的远距离识别、定位和全方位覆盖。系统部分组成通常也是反潜战能力的组成部分,而将鱼雷检测和水声对抗结合正成为一种新的发展趋势,一些拖曳阵可以作为软杀伤对抗措施欺骗其检测到的鱼雷目标。     

固态拖线阵和液态拖线阵的试验分析

拖曳线列阵声纳以低频、大孔径等特点而受到关注。作为湿端的主要组成部分,拖线阵的发展也比较迅速。由于应用较早,液态拖线阵技术已经比较成熟。相比于液态拖线阵,固态拖线阵具有自身的特点,因此近年来对固态拖线阵的研究也逐渐增多。为了比较两种成阵工艺对拖曳线列阵性能的影响,进行了湖试,通过对湖试数据进行分析,比较两种拖线阵中阵元一致性和拖线阵波束形成性能的差异。结果表明,在阵元一致性方面,液态拖线阵和固态拖线阵的性能基本相似;在波束形成性能方面,静态时两者性能无明显的差别;在拖曳状态下,固态拖线阵对拖曳时产生的噪声敏感性低,因而具有更好的波束形成性能。     

水下近场目标声探测系统设计研究

为对水下近场目标进行定位和识别,设计了一种小型水下近场目标声探测系统。该系统采用水听器十字阵对目标进行被动方位估计和主动声纳测距相结合的工作方式。为验证声纳探测系统设计的可行性,设计了一个水下目标方位估计的水池实验,该实验系统利用LabVIEW便捷的数据采集和存储功能及MATLAB对算法的强大仿真能力,方便地实现了对水声信号的采集和分析。这种探测系统的设计可为水听器布阵和相关算法的选择提供参考。