不同频段下利用虚拟接收方法的声源测距性能分析

考虑到传统的匹配场处理定位需要复杂的匹配声场计算,并对环境参数和声场模型有很高的依赖,为了克服这种缺点,采用虚拟接收方法对声源进行测距。首先对垂直阵接收到的引导声源和目标声源的信号进行相关处理,得到虚拟接收声场并估计虚拟接收声场干涉条纹的斜率,结合波导不变特征量β对目标声源进行测距。通过数值仿真和2004年南海实验数据处理,讨论了浅海斜坡海域环境中不同频段下利用虚拟接收方法对宽带声源测距的性能。随着频率升高,需要展宽频带以获得完整的干涉条纹和良好的测距结果。在实验数据处理中,选取频段较高的信号时,由于阵列间距偏大不能保证采样的简正波模式的正交归一特性,不能获得正确的测距结果。     

一种声速剖面展开的正交基函数获取方法

为了评估经验正交函数(Empirical Orthogonal Functions)在声速剖面的声学反演应用中的可靠性和适用性,降低声速剖面基函数的获取对样本数据的依赖性,提出了一种声速剖面展开的正交基函数的获取方法.该方法通过分析引起声速剖面变化的海洋动力学过程,利用动力学方程求解得到的水动力简正波(Hydrodynamic Normal Modes)来给出声速剖面展开的基函数.HNMs方法获得的声速剖面正交基函数与EOFs方法的结果非常吻合,且对样本数据的依赖性小。HNMs方法物理意义清晰,能够给出决定声速剖面正交基函数的物理参数,使评估经验正交函数的准确性和适用性成为可能。     

光电经纬仪机架温度变形分析

为了分析光电经纬仪机架的温度变形,建立了经纬仪机架结构的三维模型,利用Ansys/Workbench有限元分析软件对整机机架进行了稳态热分析.给出了机架温度场分布、机架总体变形以及沿Z轴方向的变形情况.通过仿真结果与实验对比分析表明,光电经纬仪机架在太阳照射不均匀及环境温度变化条件下,局部会发生较大变形.机架结构在27.938℃时的最大变形为0.133 mm,左右立柱变形造成水平轴倾斜2.8",机架变形会降低经纬仪的指向精度.这些分析为下一步机架结构优化设计、温度传感器布点及局部温度控制提供了参考信息.     

郯庐断裂带的几个关键问题探讨

郯庐断裂是中国东部的一个巨型断裂，目前关于郯庐断裂的几个关键问题仍存在较大争议：一是郯庐断裂的长度；二是郯庐断裂的走滑距离和走滑深度；三是郯庐断裂的形成与活动时间；四是郯庐断裂与胶东金矿的关系。基于地质、地球物理和地球化学研究结果，结合近期郯庐断裂带区域高精度石油地震勘探资料和地质测年资料，通过大地构造演化史恢复说明，郯庐断裂的雏形出现在中生代的中央造山带东段，走滑开始于新生代初期，大规模平移走滑发生在45～24 Ma，并持续活动至今。郯庐断裂总体左行走滑量约为760 km，总长度约为3 000 km。对于胶东金矿，郯庐断裂主要是一个改造断裂。郯庐断裂带的形成和演化与中新生代欧亚板块东缘的构造环境变化密切相关。研究结果为中国东部大地构造动力演化及成矿过程研究提供了新思路。     

相干水声通信幅相加权空间分集均衡算法

水声信道的典型特点为多普勒频移严重、可利用带宽窄以及强多径干扰。空间分集均衡技术是相干水声通信中克服信道多径干扰,消除码间干扰的一种有效手段。为了极大化地输出阵增益,结合无源相位共轭方法和多通道均衡算法,本文设计了组合信噪干比的全新信道评价方法。利用改进的Sigmoid函数对各通道接收信号的幅度进行加权处理;采用二阶锁相环跟踪各通道信号的相位变化,实现各通道信号同相累加。将各通道低通滤波后的信号能量归一化,采用了分数阶-判决反馈分集均衡器,加入各通道权重系数实现了水声通信系统的分集均衡接收。仿真结果和湖试数据处理结果均表明,优化的幅相加权分集均衡接收算法能抵消多径和噪声的干扰,性能优于等增益合并接收算法。湖试数据处理结果误码率降低了1.8%。     

低信噪比线性调频信号目标的方位估计

线性调频(LFM)信号目标的方位估计是水声探测研究的重要内容,在进行方位估计时,若存在强干扰信号源与强背景噪声,阵元接收信号的信噪比会显著降低,严重影响LFM信号目标方位估计结果的准确性.针对该问题,提出了一种简明分数阶滤波方法,并将其与常规波束形成方法(CBF)相结合来实现低信噪比条件下LFM信号目标的方位估计.简明分数阶傅里叶变换能在正交角度上将LFM信号的能量聚集在特定频点处并形成明显的能量峰,利用该特性,可对阵列各阵元接收的低信噪比LFM信号在简明分数阶域聚集的能量峰进行最佳滤波,以滤除干扰信息及背景噪声.对滤波输出进行逆简明分数阶傅里叶变换可得到增强信干比和信噪比的阵元域信号,进一步用于目标方位估计,就能获得更加准确的目标方位。数值仿真结果和海试实验数据处理结果验证表明,本文所提出的方法可有效抑制干扰和背景噪声,并对低信噪比LFM信号进行准确、稳健的方位估计。     

一种多通道混沌调相扩频方式及其在水声通信中的应用

直接序列扩频通信是一种低检测概率通信方式,在保密通信中得到了广泛的应用。但该通信方式仍存在缺陷,其采用伪随机序列作为扩频码,而伪随机序列具有周期性和二值性等较为明显的特征,在敌对环境下这些特征可能被利用,使得直扩信号重要的特征参数被估计出来,进而引发信息泄露。针对这个问题,本文提出采用混沌调相序列代替伪随机序列,混沌调相序列是恒包络的复数值序列,可用数量多,相关特性好,而且克服了伪随机序列周期性和二值性的不足,具有更高的保密性。为了提高通信速率,将混沌调相序列与多通道技术相结合,数值仿真结果显示了该通信方式优异的误码率性能,表明该通信方式在水声通信中应用的可行性。     

相关测速声呐底混响时空相关函数与载体俯仰角的关系

由于载体在运动过程中存在姿态的变化,不考虑载体姿态的理论相关函数会影响相关声呐的测速精确度。考虑载体俯仰角对发射信号海底照射区域的影响,引入不同权重的多阶贝塞尔函数,得到改进后的理论相关函数。同时,根据相关测速声呐发射参数,给出了基于FOM模型的海底回波仿真。仿真结果表明,改进的理论相关函数将相关声呐的测速误差降至1%以下。载体的俯仰角对时空相关函数产生影响。考虑载体俯仰角的理论相关函数更贴近实际情况,与仿真结果的相关系数吻合的较好,能够更加准确的估计载体速度。     

海鞘生物黏附机制及应用研究进展

海鞘是一种典型的海洋污损生物,其在幼虫期可以通过头部前端的乳突结构快速并暂时性的附着于水下基质表面,之后相继发育出壶腹、黏附突起、匍匐枝等特异性黏附器官,实现成体的永久性黏附。从生物学角度看,这些特化的器官及其涉及的复杂黏附与调控机制给海洋生物污损治理带来了巨大挑战,但从材料学角度上看,海鞘黏附机制为水凝胶或高效防污表面等新型仿生材料的研发带来了新的思路。本文全面综述了海鞘幼体和成体两个阶段的黏附特征和机制,以及海鞘生物污损防控与仿生材料应用研究进展,并针对海鞘生物黏附研究领域存在的问题,从黏附组织器官的研究拓展、黏附蛋白质的鉴定与分析、特异性抗海鞘黏附材料设计、基于分子层面的海鞘黏附仿生研究等方面提出未来发展建议,旨在为抗污损及仿生材料的研发提供参考。     

中东低渗透碳酸盐岩油藏多层水驱物理模拟

为研究中东某低渗透碳酸盐岩油藏在不同驱替方式时的渗流机理,提高各类油层的动用程度,开展了3种不同驱替方式的水驱油物理模拟实验。选取2组不同渗透率级别的岩样,针对1-1号和2-1号岩样进行2层合注分采实验,1-2号和2-2号岩样进行分注合采实验,1-3号和2-3号岩样进行常规单层注采实验,并结合低磁场核磁共振技术,分析了不同注采模式时微观孔隙结构的开发效果。实验结果表明,同一注采方式时,不同岩样的含水率和最终采收率差距很大,低渗透层采取合注分采时的采出程度高于单层注采,高渗透层采取单层注采时的采出程度高于合注分采,分注合采时的采出程度相差不大。核磁共振数据还表明,原油主要分布在大孔喉半径范围内,经过水驱之后,动用的主要是大孔喉范围内的原油,小孔喉半径部分内的原油主要是通过渗吸作用得到动用。