基于广义互相关法的水下被动测距时延估计技术

针对被动测距的性能严重依赖于时延的估计精度,提出设计一种基于广义互相关法的高精度的时延估计器,分析了时延估计器原理,得出了测距时延差ε的真值,仿真分析时采用时延差内插算法,对四点内插法时延估计精度进行了分析,满足了实际需求。     

互相关时延估计器的硬件设计与实现

基于互相关分析的时延估计方法是无源定位领域中一种重要的时间延迟估计算法。文章给出了基于互相关分析的时延估计方法的信号模型,研究了时间延迟估计的数字信号处理算法,在此基础上基于MSP430单片机、TMS320C54X系列DSP处理器及FPGA芯片实现了一种实时互相关时延估计器。水池试验结果表明了该时延估计器的有效性。     

基于互相关的时延估计方法及其精度分析

基于互相关分析的时延估计方法是无源定位领域中一种重要的时间延迟估计算法.给出基于互相关分析的时延估计方法的信号模型,研究时间延迟估计的数字信号处理算法,分析此方法F的时延估计精度最优下界.仿真结果表明,提出的方法能够检测序列的时延值.     

被动声定位技术的浅海近距离应用

利用被动声呐的三元测距技术能对浅海水面非合作声源目标进行定位。针对浅海背景噪声强,目标信号稳定性差的特点,采取了预白化方法提高高频信号的利用率,从而提高互相关时延估计的稳定性,又使用后置筛选方法选出可信度高的定位结果,解决了浅海近距离定位中的稳定性问题。通过海上实验对定位方法的稳定性进行验证,并将被动定位轨迹与目标航行的GPS轨迹进行对比。结果表明,在浅海近距离的定位稳定性较高,定位精度可达到米的量级。     

基于时延差的声纳浮标阵定位仿真

被动方式的声纳浮标是应用于航空反潜中的一种重要设备,因为其隐蔽性好,效率高的特点备受关注。但是通常被动声纳浮标只能探测到目标方向,无法获知距离信息。论文提出了一种基于时延差得被动定位阵定位模型,介绍了定位算法,分析了定位误差,并通过插值法提高时延估计精度,进而提高定位精度,给出了仿真结果且进行了分析。     

双层圆柱壳异常噪声源定位试验研究与应用北大核心CSCD

[目的]针对船舶舷外异常噪声频发的问题,[方法]提出异常噪声源定位方法,建立定位模型,并通过双层圆柱壳试验进行验证。模型以广义互相关时延估计方法计算的时间延迟为输入,以传统双曲定位为基础,通过改进的基于圆柱壳体的双曲定位方法求解噪声源位置坐标。试验中,用敲击信号模拟舷外异常噪声源,对比分析传统双曲定位方法和基于双层圆柱壳的双曲定位方法这2种方法的定位精度,讨论时延估计对定位精度的影响。[结果]试验结果表明,基于双层圆柱壳的双曲定位方法可以准确定位异常噪声源的位置,在船舶舷外异常噪声源定位中具备可行性。[结论]所得结果可为船舶舷外异常噪声源定位提供一定的理论指导。     

LMS自适应时延估计法在被动定位系统中的应用研究

小均方（ＬＭＳ）自适应时延估计法不依赖于输入信号和噪声的统计先验知识而可以跟踪动态或时变的环境和参数,算法亦比较简单。计算机仿真和湖试分析数据分析表明,将ＬＭＳ自适应时延估计法应征地被动定位系统,可以获得较高的定位精度,另外,对影响被动定位精度的因素进行了分析。     

基于单水听器的移动声源运动参数估计

文章基于水声信道的多途结构,提出了一种利用舰船辐射噪声的单水听器声源运动参数估计方法。首先分析了自相关和倒谱多途时延估计方法,并针对传播水槽实验中随声源与单水听器距离增加自相关和倒谱时延峰信干比降低的问题,提出了基于自相关和倒谱的联合估计方法,提高了多途时延估计的稳健性;其次针对如何利用估计出的D-SR时延差这唯一信息进行运动参数估计的问题,通过逐步分析说明了径向匀速直线移动声源的运动参数估计问题可以在卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)框架下进行求解;最后应用扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)和迭代扩展卡尔曼滤波(iterated extended Kalman filter,IEKF)对水槽实验数据进行处理,所得结果表明:EKF和IEKF都能利用D-SR时延差信息估计出移动声源的距离、深度和速度,并且IEKF比EKF的跟踪效果更好,证明了方法的正确性和有效性。     

基于时延估计的分裂阵时域波束形成技术

大孔径拖曳线列阵受舰艇横向机动、洋流影响和水动力影响时会产生一定的阵形畸变,阵形畸变使得波束形成时阵列流型失配,进而降低了波束分辨率和信号的增益。在无法进行阵形估计时,基于时延估计的分裂阵时域波束形成技术将大孔径拖曳线阵分为左右双子阵分别做波束形成,通过最大似然时延估计算法估算对应波束的时延差,再依据估算时延差对左右波束进行延时求和得到最终的波束信号。仿真和海试数据证明,相对于全阵直接做波束形成的方法,基于时延估计的分裂阵的时域波束形成技术有效提高了波束分辨率和信号的增益。     

自适应相位差估计器

介绍了自适应相位差估计器的原理,给出了算法的仿真结果和对实际数据的相位差估计结果,意在通过自适应相位差估计器对各阵元通道间的相位差进行测量,利用测量结果对多阵元接收系统进行时延差补偿.通过仿真与实际信号的分析,自适应相位差估计器具良好抗干扰能力,相位差估计精度高,学习速度快等优点,可以用此方法进行系统相位差估计.     

浅海宽带声源深度判决方法

被动声呐系统具备区分水面和水下目标的能力是十分重要的。针对此问题,文章提出了一种在浅海环境下利用单水听器区分水面和水下目标进行分类的方法。声源深度判决问题可以看作二元分类问题,在理想浅海波导的相干多途信道模型下,推导了海底和海面反射声与直达声时延差比值的关系式,并基于该比值构建了与声源距离无关的深度判决统计量,利用该统计量与预设门限进行对比,可以对水面和水下声源进行区分。在宽带噪声源的假设下,接收信号的功率谱中含有与多途时延量有关的周期分量,对功率谱进行稀疏性约束,可利用正交匹配追踪算法对海底和海面反射声时延进行估计。计算机仿真给出了时延估计性能,分析了时延估计误差对算法的影响性能,同时利用蒙特卡罗试验方法验证了所提声源深度判决方法的有效性。     

双峰谱海浪的数值模拟技术研究

海上的波浪观测资料统计表明，海上纯风浪和纯涌浪的出现机会比较少，大部分以混合浪形式出现，其频谱结构多为双峰甚至多峰。研究双峰谱波浪的模型表述和数值模拟技术，对三种典型的双峰谱海浪进行了数值模拟，仿真结果表明了双峰谱海浪数值模拟的有效性。     

利用DOA和TOA对运动辐射源的单舰无源定位

采用最优加权最小二乘估计和卡尔曼滤波算法,讨论了利用目标到达角和到达时间测量数据对运动目标进行单舰无源定位与跟踪的方法,经计算机仿真证明,该方法在无源定位系统中有一定的参考价值。     

A new source number estimation method based on the beam eigenvalue

Most source number estimation methods based on the eigenvalues are decomposed by covariance matrix in MUSIC algorithm. To develop the source number estimation method which has lower signal to noise ratio and is suitable to both correlated and uncorrelated impinging signals, a new source number estimation method called beam eigenvalue method (BEM) is proposed in this paper. Through analyzing the space power spectrum and the correlation of the line array, the covariance matrix is constructed in a new way, which is decided by the line array shape when the signal frequency is given. Both of the theory analysis and the simulation results show that the BEM method can estimate the source number for correlated signals and can be more effective at lower signal to noise ratios than the normal source number estimation methods.     

面向智能船舶的容错卡尔曼融合估计方法

针对智能船舶多传感器系统因未知海洋环境干扰和设备间干扰等因素导致的一个或数个传感器产生随机间歇性故障从而导致融合估计结果出现偏差甚至失真的问题,设计1种基于四分位滤波的容错方法,并针对该方法导致的观测时滞问题设计1种预报方法,提前预报观测值,进而抵消容错方法导致的时滞问题。此外,针对多传感器之间的互协方差难以准确估计的问题,采用CI融合估计方法进行融合估计。为验证算法的有效性和融合估计的精度,对带有间歇性故障的两传感器系统进行仿真试验,并与按矩阵、按对角阵和按标量3种分布式融合估计方法得到的结果进行对比。4种方法的均方误差系数大小对比结果显示,对于带间歇性故障的多传感器系统,设计的融合滤波不仅具有鲁棒性,而且具有较高的融合精度。     

网络控制系统的输出反馈保性能控制

研究了一类具有不确定时延的网络控制系统输出反馈保性能控制问题.将时延的不确定性建模为系统状态方程系数矩阵的不确定性,在输出反馈条件下,用状态观测器重构系统状态,将保性能控制问题转化为不确定离散系统的输出反馈鲁棒保性能控制问题.利用Lyapunov理论和矩阵不等式方法,得出了输出反馈保性能控制律的设计方法.仿真算例说明了设计方法的有效性.     

一种估计水中目标辐射噪声线谱的方法

线谱是水中目标辐射噪声中重要的特征信息,在被动声呐系统中,线谱提取是水中目标识别的关键技术.文章简述了水中目标辐射噪声的物理成因和频谱特征,利用经典谱估计法与现代谱估计法在短时序列谱估计中的特点,结合仿真试验的结果,提出了一种对水中目标辐射噪声低频段线谱估计的联合分析法,并用该方法对2艘实船噪声进行了谱分析.实验结果表明,该方法对低频段的线谱特征提取有较好的实用效果.     

基于模型预测控制算法的网络控制系统研究

随着互联网技术的发展,以太网逐渐被引入到工业控制领域.由于网络的控制系统结构日益普及,网络带来的控制系统时滞问题对控制性能的影响不容忽视,因此,由于网络的介入带来的时滞问题必需研究.本文针对网络控制系统时滞问题,阐明一种基于模型预测控制算法的网络时滞补偿方法.