一种基于圆型基阵的声信标探测仪的设计与研究

马航MH370事件暴露出我国的海上搜救能力与国外先进技术相比存在巨大差距。为切实提高我国海上应急处置能力,加快深海探测技术与探测设备的推进进程,在分析国内外声信标搜寻定位的相关技术现状基础上,提出了一种基于圆型基阵的黑匣子声信标探测仪的设计思路。依照3 km的探测距离需求设计了64元的圆型接收换能器基阵,对其在黑匣子声信标信号搜寻具体应用中的关键性能指标进行仿真,并分别从系统框架设计、模拟信号处理设计、数字信号处理设计和控制与导航软件功能设计等四个方面分析了该系统的处理流程和应用方法。研究证明该设计拥有探测距离远、方向分辨力高、使用相对灵活的特点,具有重要的工程应用价值。     

水下声信标应用现状与发展前景

水下声信标因其在飞机"黑匣子"搜寻中的成功应用而广为人知,目前已广泛应用于多种海上作业平台、设备、人员的水下示位,并逐渐在海洋开发、科研试验等多个领域发挥越来越重要的作用。本文简要介绍水下声信标的功能、分类、研发标准、产品特点与发展方向,同时简单介绍配套声信标应用的水下搜寻定位技术与相关设备。     

三维同振柱型矢量水听器的制作

作为水下信号探测的主要器件,水听器的好坏直接影响到探测器的接收性能.本文研究了一种三维矢量水听器,该水听器基于压阻加速度计设计,采用同振原理,可以测量水中声场的矢量信息.文中介绍了矢量水听器的结构以及表征参数,给出了三维同振柱型矢量水听器的设计过程,详细描述了该水听器的制作工艺,采用高频低衰减低渗水聚氨酯做为灌封的主要材料,该材料具有较高的透声系数.最后利用室内校准装置对研制的矢量水听器进行了测试,得出了该矢量水听器具有余弦"8"字指向性,并给出了三路信号的频响曲线.     

矢量声压组合基阵MVDR近场聚焦波束形成

介绍了矢量声压组合基阵MVDR近场聚焦波束形成的水下噪声源近场高分辨定位方法。该方法将MVDR高分辨方位估计方法应用于单矢量水听器与声压基阵构成的组合基阵中,利用矢量水听器的单边指向性,抑制噪声源定位中的左右模糊,并结合声压基阵MVDR算法高分辨定位优势,从而实现了水下噪声源近场高分辨定位,且可以有效抑制近场定位中的左右弦模糊,通过计算机仿真验证了算法的有效性,具有一定的工程应用价值。     

基于EMI与ANN技术的水下目标探测系统

目前水下目标的探测方式主要是激光探测和声波探测。本文提出一种基于压电阻抗(EMI)与人工神经网络(ANN)技术的水下目标探测系统,设计了一种具有探测水下特定频率信号目标能力的潜航器,分析了该潜航器的主要结构、运动方式、控制方式;使用BP神经网络建立定位探测系统,结合三球定位原理,实现了对目标信号空间位置更精确的定位。     

基于小型圆阵的AUV方向定位算法的研究

水下小型无人系统AUV在海洋探测中起着重要，实现其精准定位与打捞有利于促进海洋经济的发展。传统的具有较高定位精度的装置如长基线等不方便装载与布置，定位效率不高。本文提出一种基于小型圆阵的AUV方向定位算法，被定位的AUV搭载声源，装载在船上的定位系统，采用半径为0.125m的水听器圆阵列，阵元个数为4，水听器阵列接收的信号通过多通道前端处理电路被采集，对每个阵元接收到的信号利用希尔伯特变换相位检测方法检测出各信号的相位恢复无幅度和相位失真的信号，然后使用具有超指向性的反卷积波束形成算法实现AUV方向的准确估计。水池实验表明，小型圆阵系统的相位反卷积波束形成定位算法精度高，定位平均误差为0.233°，主瓣宽度窄，波束平均宽度3.97°。便于装载，相比MUSIC算法具有更好的定位效果。     

长江下游感潮河段超长护底软体排铺设关键技术

通过研究和改进大型铺排船移动式桁架门吊吊装混凝土联锁片施工设备、超短基线水下排体定位技术和水下软体排成型状况探测技术等关键技术,提高了超长护底软体排铺设的施工效率,实时动态精准定位排体铺设过程中水底位置,检测排体水下平整度及搭接情况,满足了工程需要。     

基于矢量声压组合基阵的柱面分布噪声源近场高分辨定位方法

[目的]现有的水下噪声源近场定位方法通常假设测量面为平面,较难应用于柱面分布的水下噪声源目标测试中,同时常规近场聚焦波束形成应用于柱面分布水下噪声源定位时空间分辨率较低,基于声压基阵的水下噪声源近场定位方法则存在左右舷模糊的问题。为解决这一问题,[方法]通过建立测量面为柱面分布的噪声源近场测量模型,结合矢量水听器的单边指向性和MUSIC算法的高分辨率特性,提出基于矢量声压组合基阵的柱面分布噪声源近场高分辨定位方法,并进行计算机仿真验证。[结果]研究结果表明,该方法采用较小的基阵孔径即可实现柱面分布的水下噪声源近场精确定位,[结论]可应用于大型圆柱类复杂系统的噪声源定位识别。     

基于卷积神经网络的声信标信号识别方法

声信标信号的有效检测识别方法在找寻失事黑匣子的过程中起到关键作用。本文基于卷积神经网络(CNN)的检测识别方法,把已知声信标信号作为卷积神经网络的训练样本,提取梅尔频率倒谱系数(MFCC)特征后输入卷积神经网络进行训练,得到相应的训练标签。把待测的声信标信号输入经过训练的卷积神经网络进行测试,得到相应的识别结果。试验结果表明,基于卷积神经网络的方法可用于声信标信号的检测识别,并且有较好的识别率。     

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。     

水下定向声能技术在水声对抗中的应用研究

从水下定向声能技术的概念出发,讨论了水下定向声能的基本原理;分析了这项技术的国外研究现状以及重要的军事战略意义,最后对水下定向声能技术在水声对抗领域的应用进行了展望.     

多功能水声收发机的设计与实现

基于长基线水下航行器定位导航系统的工作原理,设计并实现了一套可独立完成水声询问信号发射、水声遥控指令编码及发射控制、应答信号接收及处理、时延估计及数据传输控制等多功能的水声收发机,论述了水声收发机中信号检测、时延估计等信号处理关键技术,介绍了软、硬件设计思想和实施方案,并给出了该套系统经过模拟器、湖试和海试的试验结果。试验结果表明,该系统性能可靠、功能完善,具有一定的工程应用价值。     

基于光电复合缆的水声信号采集发射传输系统

众所周知水下电磁环境复杂,在水下采用电缆传输电信号非常容易受到海洋电磁环境干扰,并且随着距离的增加,电信号受到干扰和衰减也就越大.因此水下中长距离的信号传输采用光电复合缆传输是一个比较好的选择,光纤用来传递水声信号,电缆用来传输电力.因此本文设计了一种基于光电复合缆的水声信号采集发射传输系统,能够很好地解决上述问题.本设计将要采集和发射的水声模拟信号在采集发射端和主机端转换成光信号,端到端之间的传输采用光信号,而采集发射端的供电则由光电复合缆的电缆提供.     

水声定位标定系统水下基准位置不确定度分析

水声定位标定系统中水下基准(模拟目标声信号)位置的测量精度直接影响到对水声定位系统定位误差的考核。通过对水下基准中心位置不确定度的分析,为系统减小水声定位系统测量误差提供了理论参考,经海试证明该不确定度分析方法对提高水声定位系统标定精度有效。     

助飞式水声对抗器材落点测量方法及误差分析

助飞式水声对抗器材落点精度海上试验因海况、测量手段等因素限制一直是试验的重难点问题。本文从分析助飞式水声对抗器材基本工作原理和其落点精度影响因素入手,即光学定位法、水声定位法、人工定位法和遥测定位法四种落点精度海上试验的测量方法。对四种测量方法的优势、劣势进行了对比分析,提出了一种基于Matlab软件的数据处理方法,并对测量结果的误差进行了对比分析,综合提出了根据海上试验环境条件和测量保障条件进行海上试验的优选原则。     

一种基于小孔径基阵的高精度水下目标被动定位方法

研究小孔径基阵条件下的高精度水下目标被动定位是一个具有实用价值的问题。提出一种基于矢量水听器和小孔径标量圆形阵的高精度水下目标被动定位方法。将矢量水听器置于标量圆形阵的圆心处,综合利用标量阵常规波束形成的稳健性和矢量水听器的测向原理,可大幅提高目标的测向精度。并利用多个基阵进行空间方位交汇可对目标进行测距。当存在多个目标时,通过基阵两两组合进行“举手表决”剔除伪解的方法,还可分辨多个目标。仿真结果表明,在4个基阵围成的边长5 km的正方形探测区域内,3个目标测向精度均在1°以内,相对测距误差低于5%,验证了该方法的有效性。     

船载多目标水声跟踪系统的实时阵列信号处理

本文介绍一种船载多目标水声跟踪系统，它以多片ＴＭＳ３２０Ｃ２５ＤＳＰ为核心采用并行处理技术，以达到对下快速目标实时准确定位的目的。     

舰载直升机应召搜索时使用特种浮标问题研究

在使用声纳浮标搜索时，水声环境对搜索效能影响很大，通过布设特种浮标可以测得当面海区水声环境，确定浮标工作深度和作用距离。分析了舰载直升机布设特种浮标的方法和布设模型，针对布设时存在的问题提出了改进对策，为舰载直升机应召搜索时使用特种浮标提供参考。     

引入导航信息与雷达互测机制的目标指令误差估计方法

中段接力制导作战是协同作战的一种具体协同模式。提出基于平台间雷达互测机制与导航信息的目标指令参数误差估计模型。根据平台间的雷达互测机制得到的平台量测和两平台惯导设备输出的自身定位信息,在发射平台的传感器局部坐标系中表示出目标和平台的位置坐标,实现多传感器数据位置对准,并对各平台的设备偏差进行估计和补偿,消除系统误差的影响,提高了各平台的传感器测量数据精度。