几种新型主动声呐发射信号性能分析研究

主动声呐信号波形在主动声呐系统设计中占有十分重要的地位,声呐信号波形不仅决定了信号接收的处理方法,还直接决定了系统的时频分辨力、抗混响能力、目标跟踪等各方面性能。本文利用信号的模糊度函数和Q函数,研究了时下热点波形,包括梳状谱信号(SFM/PTFM)和雷达中研究相当成熟而在声呐中鲜有研究的复合声呐信号(LFM-Barker码),重点分析了其时频分辨力和抗混响性能。仿真及湖试结果表明对不同速度类型目标宜采用不同的发射信号波形,为主动声呐发射信号优选提供了参考和依据。     

多基地声呐目标模拟器中的波形设计技术

根据多基地协同探测试验的需要,使用目标模拟器代替真实目标产生散射信号辅助完成试验。目标模拟器主要完成对目标位置信号的接收、检测、处理、存储、发射等过程。采用2次接收转发1次的方式解决由于系统处理时延引起的目标散射信号实时性问题,并且采用脉冲对的波形设计使得目标模拟器能够实现对不同探测波形的模拟。海上试验表明,这种模拟器波形设计方式能够真实满足多基地声呐探测的试验需求。     

一种级联型自适应滤波器的混响抑制技术

在浅海环境中混响是造成主动声呐性能下降的主要原因之一。混响是由发射信号引起的,其频域上覆盖区域与发射信号基本重合,时域上与发射信号及目标回波强相关,这给混响和目标的分离造成了很大的困难。本文借鉴PD雷达中的动目标检测方法,提出一种适用于声呐动目标检测的滤波器设计算法。该算法利用运动目标回波和混响在时频域上的不同特性,设计了级联自适应滤波器实现混响抑制和目标增强。在此基础上进行匹配滤波等处理可以获得理想的效果。该算法可大幅提高信混比,有效改善运动目标的检测能力。     

一种级联型自适应滤波器的混响抑制技术

在浅海环境中混响是造成主动声呐性能下降的主要原因之一。混响是由发射信号引起的,其频域上覆盖区域与发射信号基本重合,时域上与发射信号及目标回波强相关,这给混响和目标的分离造成了很大的困难。本文借鉴PD雷达中的动目标检测方法,提出一种适用于声呐动目标检测的滤波器设计算法。该算法利用运动目标回波和混响在时频域上的不同特性,设计了级联自适应滤波器实现混响抑制和目标增强。在此基础上进行匹配滤波等处理可以获得理想的效果。该算法可大幅提高信混比,有效改善运动目标的检测能力。     

基于全桥拓扑的声呐发射机功率电路设计

声呐发射机完成特定形式的电信号的功率放大,通过发射换能器将电信号转换为声信号辐射到水中。介绍了全桥拓扑结构的工作原理和基本电路结构,详细分析了高输入电压下全桥功率电路设计技术难点,完成了全桥电路设计、利用ADuM5230芯片搭建驱动电路及相关波形设计,完成功率电路的制作和调试。实验室可靠性测试表明,该全桥拓扑功率电路工作性能良好,满足设计要求。     

基于全桥拓扑的声呐发射机功率电路设计

声呐发射机完成特定形式的电信号的功率放大,通过发射换能器将电信号转换为声信号辐射到水中.介绍了全桥拓扑结构的工作原理和基本电路结构,详细分析了高输入电压下全桥功率电路设计技术难点,完成了全桥电路设计、利用ADuM5230芯片搭建驱动电路及相关波形设计,完成功率电路的制作和调试.实验室可靠性测试表明,该全桥拓扑功率电路工作性能良好,满足设计要求.     

基于分数阶傅里叶变换的声呐探测信号鉴别

针对水下声发射源较多,为能准确鉴别敌我声呐发射源问题。利用数字水印技术,结合分数阶傅里叶变换(FRFT)的良好时频特性,提出了基于分数阶傅里叶变换的声呐水印方法,通过在声呐信号的分数阶傅里叶变换域进行数字水印的嵌入,结合声呐信号在分数阶傅里叶变换的系数特性,选择合适的水印位置。利用嵌入前与嵌入后信号的特性自适应设定水印检测阈值,实现对声呐信号的鉴别。通过仿真分析验证了该方法的可行性,在仿真结果中示出该方法在保证具有较高的分辨力,以及较大的水印容量的同时,水印的鲁棒性较好,检测精度得到了进一步的提高。     

基于分数阶傅里叶变换的声呐探测信号鉴别

针对水下声发射源较多,为能准确鉴别敌我声呐发射源问题.利用数字水印技术,结合分数阶傅里叶变换(FRFT)的良好时频特性,提出了基于分数阶傅里叶变换的声呐水印方法,通过在声呐信号的分数阶傅里叶变换域进行数字水印的嵌入,结合声呐信号在分数阶傅里叶变换的系数特性,选择合适的水印位置.利用嵌入前与嵌入后信号的特性自适应设定水印检测阈值,实现对声呐信号的鉴别.通过仿真分析验证了该方法的可行性,在仿真结果中示出该方法在保证具有较高的分辨力,以及较大的水印容量的同时,水印的鲁棒性较好,检测精度得到了进一步的提高.     

水面多节点声呐动态网络跟踪目标策略研究

水面多节点声呐动态网络由多艘观测接收船和多艘信号发射船构成,每艘信号发射船与每艘观测接收船上的声呐构成一组双基地声呐。为得到较高信噪比和定位精度,可利用双基地声呐的检测覆盖范围和定位误差分布特点,求得信号发射船、观测接收船、目标的最优布局图。通过分析可知,在跟踪运动目标时,如果观测接收船运动速度大于目标运动速度,那么观测接收船以最优布局图为依据进行机动,在跟踪目标一段时间后可获得最优跟踪精度;如果观测接收船运动速度小于目标运动速度,那么观测接收船更适合以静态方式跟踪目标。本文的分析结论对于战场环境下舰船指挥和控制具有较强指导意义。     

声呐系统的高分辨率多波束成像技术

尽管海洋矿产资源储量非常丰富,但是海底矿产探测和开采还有一定的难度,船舶声呐系统是借助声波信号和成像技术,对海底地形、障碍物等进行探测的一种方式,无论是民用领域还是工业领域都有广泛的应用。本文研究的侧重点是高分辨率声呐系统的多波束成像技术,重点研究高分辨率声呐系统的基阵信号,以及声波的多线程DSP处理技术,并设计一种针对多波束成像技术的高分辨率声呐系统。