海底三维散射模型仿真研究

海底声散射强度是浅海混响预报的一个重要物理量.采用Jackson复合粗糙度模型研究了非均匀海底界面的声散射问题,对模型进行了理论推导和仿真计算,利用已发表的海底散射强度实测数据与模型仿真结果进行对照,验证了模型的正确性,并就海底沉积物类型和海底声学特性参数对海底反向散射强度的影响进行了分析.     

浅海混响背景下吊放声呐主动方式探潜研究

浅海混响估算是研究吊放声呐主动方式搜潜作战使用的关键环节。首先分析声能声呐方程各项的定义,研究最大允许传播损失的计算方法;然后采用Bellhop模型计算吊放声呐与海底散射元之间的传播问题,依据Jackson模型推导海底反向散射强度的计算方法。结合海底散射面积的估算与吊放声呐主动工作满足小掠射角的特点,对负梯度和负跃层声速梯度下的浅海混响进行仿真和分析;结合信号余量的估算,研究2种典型声场条件下工作深度对浅海混响和吊放声呐探潜的影响,并提出相应的吊放声呐工作深度的选择方法。     

基于GPU的海底混响信号快速仿真方法研究

在计算海底混响信号时,根据混响产生的物理机理,以射线声学为基础,用 Lambert散射定律计算海底反向散射强度,采用单元散射模型建立海底混响信号模型。利用 GPU相比于 CPU具有更高的浮点运算能力和内存带宽的特点,采用 GPU进行计算海底混响信号。通过对仿真混响信号的处理分析,在散射点较少时,混响信号包络更接近于 K分布,而随着散射点的增多,混响信号的包络接近于瑞利分布。符合混响信号的一般统计特性。该方法能快速仿真出混响信号,达到高效的目的,为以后混响信号的实时演示验证提供一条可供选择的途径。     

基于GPU的海底混响信号快速仿真方法研究

在计算海底混响信号时,根据混响产生的物理机理,以射线声学为基础,用Lambert散射定律计算海底反向散射强度,采用单元散射模型建立海底混响信号模型。利用GPU相比于CPU具有更高的浮点运算能力和内存带宽的特点,采用GPU进行计算海底混响信号。通过对仿真混响信号的处理分析,在散射点较少时,混响信号包络更接近于K分布,而随着散射点的增多,混响信号的包络接近于瑞利分布。符合混响信号的一般统计特性。该方法能快速仿真出混响信号,达到高效的目的,为以后混响信号的实时演示验证提供一条可供选择的途径。     

水平分置海底混响信号的空间相关特性研究

海洋混响是影响声呐性能的主要因素之一,同时也包含了大量的海洋环境信息,因此对海洋混响的研究就显得尤为重要.本文依据海底散射系数的空间相关半径来划分散射单元,给出一种水平分置多阵元接收海底混响信号的仿真模型,重点分析了混响信号的空间相关特性.从理论上得出水平分置海底混响信号的空间相关特性符合sinc(x)函数衰减规律;根据仿真信号分析得出,混响信号的空间相关性随海底散射系数相关半径和发射信号脉宽增大而减小.     

运动声纳界面混响仿真研究

研究了一种基于空间非均匀分布散射元信号合成的运动声纳混响信号仿真方法。综合考虑了发射信号形式、声纳运动特性、海洋环境等多种混响影响因素,实现了对运动声纳混响信号的数学仿真。对仿真混响信号及其概率密度分布、空间相关系数进行了检验,结果证明了仿真的有效性。     

宽带多普勒声纳系统原理及特性研究*

宽带多普勒声纳采用重复相位编码信号和复协方差算法,相对于窄带技术大大提高了测量精度。论文分析了宽带多普勒声纳的系统结构和工作原理,介绍了复协方差方法,通过对湖试数据的分析,研究了多普勒声纳接收到的信号特性,分析了时域波形和包络,指出了回波首先以混响为主,经过一定的延时后接收的信号以限带白噪声为主;分析了海底回波的幅度特征并采用滑动谱矩估计分析了接收的整个时域信号的速度特征。分析了噪声的概率密度和功率谱,并与高斯白噪声比较,得到宽带多普勒声纳接收到的噪声近似服从高斯分布的结论。     

海底混响非瑞利特性研究及神经网络应用

基于单元散射理论介绍了瑞利分布模型和K分布模型,通过计算混响偏度和峰度判断出海底混响偏离瑞利分布模型,并利用CW信号、LFM信号的试验混响数据进行阵元域、波束域上的PDF曲线拟合。结果表明,海底混响的统计特性更趋向于K分布模型。利用BP网络方法和海底混响、点目标仿真信号的PDF特性进行了目标识别验证,其正确识别率达到了92%以上,且计算量大大降低。     

海底混响非瑞利特性研究及神经网络应用

基于单元散射理论介绍了瑞利分布模型和K分布模型,通过计算混响偏度和峰度判断出海底混响偏离瑞利分布模型,并利用CW信号、LFM信号的试验混响数据进行阵元域、波束域上的PDF曲线拟合。结果表明,海底混响的统计特性更趋向于K分布模型。利用BP网络方法和海底混响、点目标仿真信号的PDF特性进行了目标识别验证,其正确识别率达到了92%以上,且计算量大大降低。     

PCI混响消除算法的理论和实现方法

就工作在混响限制区域的主动声纳而言,混响成为限制声纳性能发挥的主要因素之一.如何有效地抑制混响或对混响进行弱化处理,对于提高主动声纳的目标检测能力具有十分重要的理论和实际意义.采用基于信号子空间理论,即主元求逆算法(PCI)的混响估计方法,实现了混响限制区域混响和信号的分离,并提出了一个混响子空间定阶方法.实际海试数据处理结果表明,该方法可以有效的剔除接收信号中的混响,有利于改善系统在混响限制条件下的检测能力.     

水下目标的激光声探测技术

高能脉冲激光聚焦于液体中,光击穿会伴随着光、声和空泡脉动等现象,其中击穿时等离子体膨胀产生的声和随后的空泡脉动产生的声统称为激光声。对产生的激光声信号进行分析,论证激光声信号应用于水下探测的可行性。设计激光声产生和测量分析系统,计算激光声信号的波束指向性、距离分辨力、噪声背景下和混响背景下的探测距离。结果表明,激光声声源在距离分辨力和声源级两方面满足对水下目标探测的要求。从理论推导和计算上初步证明了激光声信号可以应用于水下探测领域。     

典型阵列声纳束控演示软件开发研究

典型阵列声纳波束形成（束控）技术,即直线阵和平面阵指向性函数及其波束图的研究可为其它复杂基阵（圆柱阵、球阵）的束控技术研究提供借鉴和参考。文章通过最典型的均匀间隔阵列对束控技术进行研究,利用MATLAB编写制作了一个具有仿真演示界面的程序,用于演示不同坐标系下、不同参数时的波束图,并可在课堂教学演示中使用。     

双基地目标强度及回波时域特性研究

利用3DSMAX软件建立的标准潜艇几何模型，采用板块元法对标准潜艇的双基地回波散射特性进行计算，并通过实验验证了模型的正确性。讨论了在不同分置角下目标强度与姿态角的变化关系，利用频域间接法计算得到了单频脉冲下的目标回波。通过仿真与实验结果对比分析，验证了双基地的回波展宽计算公式。结果表明，在镜像反射的位置上。散射回波最强；回波信号的包络是不规则的，持续时间被展宽，展宽大小与姿态角和分置角有关。     

主动声纳混响模拟及性能分析

根据混响的统计特性和信号的谱特性，对主动声纳典型信号的混响进行仿真，结合试验数据对仿真结果进行对比检验，并结合不同的信号检测方法，用仿真数据与海试实录数据进行抑制混响的能力分析，证明提出的混响仿真方法对主动声纳设计的实用性。     

多通道运动声呐混响仿真

提出了一种直观,易于实现的方法完成多通道声呐混响信号的仿真,采用空间非均匀方式分布散射元,直接对散射元的回波信号进行迭加。仿真综合考虑了多种影响混响的因素,包括发射信号本身的参数,声呐平台的运动,海洋环境等。对仿真信号的平均混响级,瞬时值和包络值概率密度分布,空间相关系数,空时二维谱几个方面进行了检验,结果与理论分析和经验值具有较好的一致性,证明了仿真的有效性。该仿真数据能够满足空时自适应处理(STAP)方法研究的需要。     

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 CS3308的多通道 TVG 控制设计与实现

多波束测深声呐是用于测量海底地形地貌的设备,作为主动声呐,抗混响是其关键技术之一。本文提出抗混响的 TVG 控制方案,设计基于 CS3308的多通道 TVG 控制电路,具备固定增益设定、常用 TVG 曲线固化模式和实时 TVG 曲线下载等功能。与以往的设计方法相比,该方案具有设计简单、体积小、控制灵活等特点。试验结果表明,文中设计的 TVG 控制电路工作稳定可靠,增益调节范围–96 dB～+22 dB,步进1/2 dB 或1/4 dB 可选。