海流影响下垂直阵阵形估计研究

在利用垂直阵进行水声测量时,需要对水下阵形进行修正以提高测量增益.本文对垂直阵水下阵形形变的物理机制进行了研究,证明垂直阵在零浮力与定常流条件下阵形为抛物线.采用微元分解法对垂直阵在海流冲击下的阵形进行了理论预报,并利用多项式拟合的方法对垂直阵水下阵形进行了修正,阵形的修正精度可以达到10-2米级,满足了系统的测试要求.     

海底水平阵的空域矩阵滤波干扰抑制方法

针对矩阵滤波在水平阵的应用问题,提出一种将矩阵滤波应用于海底水平阵的方法。该方法首先利用最小二乘矩阵滤波器对阵列信号进行空域滤波,然后利用浅海海底水平阵进行匹配场定位,并在相同基阵孔径和阵元条件下,与拖曳阵的滤波定位效果进行比较。仿真结果表明,海底水平阵矩阵滤波方法能够有效地抑制给定区域的噪声干扰,实现对水下弱目标定位的目的。且在相同基阵孔径和阵元条件下,置于海底水平阵的干扰源抑制效果要优于拖曳水平线列阵。     

海底布放阵形位置的精确测量方法

采用辅助声源法进行海底阵形估计,当远场条件不能很好满足时,采用平面波模型计算阵元位置误差较大.为此,提出一种可以有效地克服此类误差、明显提高测量精度的新方法.仿真和海底试验数据分析表明:该方法较传统的辅助声源法有较大改进,是一种工程上很实用的估计方法.     

水声定位方法研究进展

水声定位是实现水下定位的关键技术,也是近年来的研究热点。以声速修正和基阵布放为切入点,针对声速不确定、基阵布放设计不合理等问题综述提高水声定位精度的研究进展。针对基阵布放问题,重点对比基阵尺寸及基阵阵型阵元2种改进方案的研究现状。研究表明,为提高水声定位精度,进一步的研究应在以下3个方面展开:在声速修正方法研究中,遗传算法和粒子群优化算法相结合,可以在不提高计算量的情况下优化稀疏有效声速表,使定位精度得到进一步提高;基于组合基阵定位系统辅助的声速修正算法能够使定位误差更小;综合考虑阵元数目与所需定位精度的折中方案,能够本着降低布放成本的原则,通过优化不同阵元间距来提高超短基线的定位精度。     

水声二维角估计中几种基阵的方向图比较

均匀圆阵、矩形面阵和十字阵是水声二维角估计中最常见的3种基阵阵形.在相同阵元数和目标方位参数的条件下,对这几种阵形方向图的相关技术指标进行了性能分析.仿真结果表明,均匀圆阵分辨力较高,矩形面阵空间增益最高.     

基于虚拟仪器技术的长基线系统目标模拟器

论文利用虚拟仪器的概念,采用Visual C++和Lab VIEW设计和开发了长基线水声导航定位系统目标模拟器。主要介绍了模拟器整体结构,着重研究了软硬件实现方法。目标模拟器在实验室里模拟15个海底阵元水声基阵的应答声信号,提供测试水声导航定位系统所需的应答声信号。通过实验室与水声导航系统的联合调试,证明模拟器符合调试要求。     

一种特殊的非均匀水声阵列稀疏重构方法

为了提高阵元的利用率和水下目标的测向精度,提出了一种特殊的非均匀水声阵列稀疏重构方法。利用2个均匀线性子阵列组成一个非均匀线性阵列作为信号的接收阵列,经过角度划分的非均匀线阵阵列流型阵作为观测阵,采用观测矩阵对信号进行投影测量得到观测值,从观测值中重构原信号进而得到方位信息。在相同分辨条件下,非均匀水声阵列技术可利用更少的阵元来识别更多的水下目标,因而极大地降低传统水声阵列的复杂度。在低先验知识、低信噪比条件下,提高了水声阵列的测向精度。     

舰船水压场三元阵同步测试系统研制

舰船水压场三元阵同步测试系统具有工作可靠性高、实时性好的特点,阵元间距易于调整,适合测量多种船型,布放回收简单可靠,传感器阵元采用了均衡引压设计,水压场畸变小.系统采用低功耗器件,待机和工作时间长,采用RS485通讯接口,实现了远距离实时测量和显示,对于海上实船试验非常有利,能有效保证实船水压场信号的采集.实船水压场海上实测表明,该系统性能稳定、可靠,采集的三阵元水压场数据真实有效,为开展有关的实船水压场特征提取和检测技术研究提供了实用的实船测试系统.     

海底水平阵性能分析

矩阵滤波技术是通过设计一个全局优化的空域滤波器,使得该滤波器对不感兴趣的区域响应尽可能小,对感兴趣的区域响应尽可能不失真,基于该原理可以消除阻带区域的干扰噪声,并且保留通带区域的弱目标信息,是一种比较实用的弱目标定位检测方法,但其定位精度受很多因素制约。本文首先介绍最小二乘矩阵滤波器的设计原理、匹配场噪声抑制原理及归一化通阻带误差的计算公式,然后针对矩阵滤波器应用于海底水平阵的方法,分别从声源频率、阵元个数和阵元间距3个方面分析研究影响海底水平阵性能的因素,总结出使滤波器能够达到比较好的滤波状态时的因素条件,进而提高滤波性能。     

基于短基线组合系统实现浮标阵水下目标运动轨迹精确测量

针对水声定位浮标基阵的水下运动目标的轨迹测量时,由浮标水下阵元位置误差引起系统的误差,提出以短基线组合定位系统的浮标水下阵元坐标实时测量校准方法。仿真结果表明,采用短基线组合定位技术,能保障浮标水下接收阵元的定位误差小于0.3 m,系统水下定位误差小于3 m,满足对水下目标轨迹的精确测量技术要求。海试结果证明效果可靠。