主动时间反转聚焦技术

时间反转（时反）是声互易性原理的应用之一，它可以使能量在空间和时间上得到聚焦，通过这种聚焦可得到声源位置并实现声源信号的重构。将此技术应用到主动探测中，特别是对于海底小目标的检测与识别中，将目标看作是二次辐射声源，利用时反技术使能量在目标处聚焦，由此检测到目标。     

虚拟时间反转镜PDS水声通信双向均衡方案

虚拟时间反转镜（Virtual Time Reversal Mirror,VTRM）引导了空间聚焦和信道均衡,将其应用在Pattern时延差编码（Pattern Time Delay Shift Coding,PDS）水声通信体制,构成VTRM-PDS系统,可增强抗多途干扰的能力。但当通信节点间存在缓慢运动,即信道缓慢时变时,在一帧信号中,信道均衡的效果会随时间逐渐降低,产生失配现象。提出了双向均衡方案,在没有信道先验知识的前提下,通过前向和后向信道均衡,充分利用探测信号和信道信息,提高了信道均衡效果。湖试结果证明了该方案的优越性。     

基于小波变换的主动水声信号检测

信号检测是水声信号处理领域的研究重点之一。文章通过对水下航行器自噪声特性的研究,发现其具有1／f衰减特性,同时利用小波变换对1/f信号有类似K—L展开的作用,提出了一种基于小波变换的信号检测方法,对1/f噪声背景下的主动水声信号进行了检测;文中详细推导了相应的检验统计量及其统计分布特性;同时,将该方法与匹配滤波器、能量检测器的检测性能进行了比较,仿真试验结果表明了本方法的有效性。     

抗多径干扰的水声通信方案探讨

同时发射码元填以不同频段噪声的测量码和信息码,测量码用于测量信道的脉冲响应,然后通过反卷积从接收的信息码恢复发射的信息码.     

抑制多径干扰的时间同步方法研究

提出采用一对LFM信号作为时间同步信号,用捕获的经过信道传输的LFM信号代替原始拷贝信号,继续捕获第二个LFM信号,从而实现在固定门限下可靠的自动同步信号判决。     

水声信道多径参数的一种高分辨估计方法

水声信道多径参数的实时估计对于提高接收机性能有重要意义.本文提出了约束WRELAX算法,并结合最小e1范数系数分解方法,提出了一种新的高分辨信道多径参数估计方法.这种新方法不但能够分辨时延结构紧密的多径分量,而且能有效改善多径衰减参数的估计.本文利用这种新方法对浅海区实测数据进行分析,清晰地展示出了信道多径参数的稀疏结构,并准确地估计了信道的多径扩散,结论与声场计算的结果是吻合的.     

水声信道多径参数的一种高分辨估计方法

水声信道多径参数的实时估计对于提高接收机性能有重要意义.本文提出了约束WRELAX算法,并结合最小e1范数系数分解方法,提出了一种新的高分辨信道多径参数估计方法.这种新方法不但能够分辨时延结构紧密的多径分量,而且能有效改善多径衰减参数的估计.本文利用这种新方法对浅海区实测数据进行分析,清晰地展示出了信道多径参数的稀疏结构,并准确地估计了信道的多径扩散,结论与声场计算的结果是吻合的.     

被动迭代时间反转镜研究

抗除多途信道的干扰,优化被动检测性能是声纳信号处理关注的问题之一。通过仿真揭示了多途信道中单水听器时间反转镜的聚焦效应,研究了被动迭代时间反转镜技术,对其多目标定位选择性、多目标选择聚焦性能作了研究。结果表明利用了海洋信道的相干多途特性,被动时间反转镜可实现多个目标的空间匹配滤波：利用迭代算法,被动迭代时间反转镜可在抑制环境噪声干扰的同时,在信道输出总能量强的目标处实现选择性聚焦。     

浅海低频声场水声信号时间相关性研究

起伏的声场接收信号是时变的,浅海声场的时间相关性研究有利于目标深度的判别以及水声信号的数据融合。研究浅海低频声场时间相关性以信号的自相关和互相关原理为基础,完成对信号时间相关半径、相关函数值的影响因素分析,得到不同声场条件下信号传播的作用结果。通过仿真比较在不同频率、不同信噪比条件下低频声场信号的相关性曲线,并结合实际海试数据进行验证。研究表明浅海低频声场随机扰动随着低频波长的增加而减弱,且信号时间相关性研究为声场的实际应用提供了一定参考。     

基于改进时间反转法的超声导波检测系统构建

针对目前国内自主研制超声导波检测设备能力不足以及常规超声导波检测灵敏度较低等问题,构建一种基于改进时间反转法的超声导波检测系统。利用超声导波线性叠加性,单独激励时间反转信号,再线性叠加检测信号,在LabVIEW环境下,开发基于NEXTKIT信号万用仪和NI PXI-6331采集卡的超声导波时间反转检测系统。实验结果表明:纯净的时间反转信号是获得良好聚焦效果的前提,为窗宽选择提供依据,有效提高小缺陷反射回波信号幅值,为设备小型化提供可能。     

基于振动声调制和时间反转法的微裂纹定位检测研究

针对常规超声检测对闭合微裂纹不敏感的现象,开展了基于振动声调制技术的非线性超声检测研究,并引入时间反转法对检测信号中的非线性信号进行聚焦处理,实现闭合微裂纹的检测及定位。利用ABAQUS有限元软件仿真振动声调制技术检测铝管微裂纹,用有限长冲激响应滤波器提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号,在时域反转后重新加载到无裂纹铝管模型进行时反信号聚焦仿真。结果表明,振动声调制检测信号中的一阶旁瓣非线性信号能够在裂纹位置附近聚焦,管道径向布置的时间反转信号加载方式信号聚焦效果优于轴向布置,并且根据聚焦像的大小和位置可以对裂纹进行定量和定位。     

水声通信系统性能评估方法研究

水声通信系统性能主要受水声信道和通信体制影响,通常采取海洋水声试验的手段进行性能测试,但这需要进行多次不同信道条件下的试验才能得出正确的评估结论,难度较大且成本较高。因此,建立准确的水声通信系统性能评估模型和评估方法,对于通信系统设计及性能预测显得尤为重要。从水声信道模型开始分析,结合水声通信特点,讨论了典型水声通信接收机结构,提出了一种通用水声通信系统性能评估模型和方法,并针对采用QPSK调制的通信系统性能进行了评估,结果与海试数据较为接近。     

梯度聚氨酯水声吸声性能的研究

研究了梯度聚氨酯在不同温度和压力下的水声吸声性能。制备了由聚氨酯/无机填料组成的梯度聚氨酯,并在声管中测试其水声吸声系数。结果表明:梯度聚氨酯水声吸声性能随温度的变化较大,而随压力变化不大。因此,根据使用环境条件,合理设计梯度聚氨酯能够提高复合结构的水声吸声性能。     

一种改进LS信道估计算法在稀疏多径水声信道中的应用

为了消除水声正交频分复用调制(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统中噪声对稀疏多径信道估计的影响,提出了一种改进的最小二乘(Least-Square,LS)信道估计算法。该方法在传统基于离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)插值的信道估计结构上进行了改进,得到了基于阈值探测的DFT插值信道估计方法,该方法将小于阈值的时域信道响应置零,探测最有效信道抽头,有效消除噪声干扰的影响。仿真结果验证了DFT插值在稀疏多径水声信道估计中的实用性;得到了当循环前缀长度与信道长度越接近时信道估计性能(Bit Error Rate,BER)越好的结论;确定了在两种调制方式下算法的阈值系数范围;且该新算法与已有算法所需的信噪比可低约2 d B,解决了用循环前缀长度来近似信道真实长度的实际问题。     

水声材料声性能自由场测量技术研究

本文提出了一种新的大面积水声无源材料声学性能测量技术,可以在小型消声水池中测量大面积材料的某些声学性能随频率变化规律。材料样品的典型尺寸为１０００ ｍ ｍ ×１０００ ｍ ｍ 左右,目前的测量频率范围为２ ．５ ～２０ｋ Ｈｚ,测量参数包括反射系数（ 回声降低） ,透射系数（ 插入损失） 等。对标准样品进行了性能测量,测量结果和平面波理论模型计算值有较好的吻合,表明该技术有很好的发展潜力     

浅海水声信道中QC-LDPC码性能研究

针对大起伏、强多途、窄带宽的浅海水声信道需采用码长短、性能好、易于实时处理的信道纠错码技术才能提高水声通信系统可靠性的问题,提出了准循环低密度奇偶校验( QC-LDPC)码作为浅海水声信道的信道纠错编码方案.建立了QC-LDPC码在水声信道中的仿真模型,采用BP译码算法,在典型3径浅海水声信道中就码率、围长等参数对误码...     

泡沫夹芯复合材料水声性能预测研究

针对泡沫夹芯复合材料声学测试的实际情况,建立了耦合声学有限元法的计算模型,针对计算模型进行了算例验证。结果表明,模型的预测值与试验值趋势吻合较好,计算方法是有效且可行的,可以用于预测泡沫夹芯复合材料的声学性能。同时,研究了与面板和芯材有关的四个参数对夹芯复合材料声学性能的影响规律。     

动车组小半径曲线动力学性能研究

本文对研究列车在通过小半径曲线的动力学安全性能,选取福州南动车所联络线(灯泡线),采用安装测力轮对的方式对轮轨间作用力进行测试。试验结果表明列车导向轮的脱轨系数和轮轴横向力均大于从动轮,外轨的车轮横向力大于内轨,但是所有限值均在标准范围内。在曲线外侧涂抹钢轨润滑,减少摩擦系数,降低车轮爬轨脱轨风险。建议开展综合型试验研究,以改善列车的曲线通过性能,保证列车小半径曲线安全通过。     

基于Shannon复数小波的复合材料结构时间反转聚焦多损伤成像方法

研究了一种基于压电传感器阵列和主动Lamb 波的结构损伤成像方法,有助于克服Lamb 波在板结构中、特别是在复合材料板结构中存在的频散、多种模式及模式转换的现象给结构健康监测带来的困难。分析了结构多损伤散射信号的时间反转聚焦原理,在此基础上提出了一种基于Shannon 复数小波和时间反转聚焦的信号合成成像方法。该方法中,确定Lamb 波响应信号的到达时刻是信号能够准确聚焦的关键因素之一。提出了利用Shannon 复数小波变换计算Lamb 波响应信号到达时刻的方法。在碳纤维复合材料板结构上对整套信号合成成像方法进行了验证。研究结果表明,该方法能够有效地对同一个监测区域中的多个损伤进行成像定位。相对于30 cm ×30 cm 的监测区域,定位误差不超过2 cm。该方法有助于结构健康监测技术的工程应用。      

水声通信中的多载波CDMA

多载波码分多址技术是第三代数字通信系统研究中重要课题之一，其主要特点是采用多载波并行传输，成为通信系统提高传输速率的一种有效方法。水声通信在远距离传输时通信速率通常比较低，本文将水声扩频通信与无线电通信中这一成熟技术加以结合，以提高水声通信的传输速率，给出了UW—MC—CDMA系统并进行了分析。