拖曳线列阵声呐噪声测向方法及误差分析

开展抗干扰能力强的高精度线列阵测向算法研究,对于提高拖曳线列阵声呐装备实际作战性能具有重要意义。本文给出一种适用于拖曳线列阵声呐的宽带噪声信号波达方向估计方法,利用波束形成结果,解算指向性图极大值位置,可以估算目标大致方位。分裂阵半波束处理输出左右子阵的相位差,通过解算可以精确估计波达方向。在此基础上,从阵列信号处理理论和水声工程应用角度,系统分析影响拖曳线列阵声呐噪声测向精度的各方面因素,探讨测向误差的分布规律,最后给出提高测向精度具体方法及修正措施。     

基于单一线列阵的水下测速技术研究

利用水下声音可有效传播特征,提出了利用单一线列阵测试水下运动目标速度的方法．利用不同时刻运动目标和线列阵之间的几何关系,建立了速度测试的数学模型．本文介绍了最大拟然算法和信号相位匹配原理算法,用于高精度求解运动目标的方位角（DOA）．对速度测试误差影响的关键因素进行了分析,提出了测试系统组成：在运动目标相隔一定距离部位上安装两发射不同频率的换能器,在距运动目标不远处布上装有电子罗盘和深度传感器的线列阵,同时配备有信号采集记录仪．推导了系统特别是线列阵的参数要求．考虑工程上实际误差并进行仿真计算,仿真计算表明,一个孔径小于1m的16元阵均匀线列阵的速度测试误差小于4％．消声水池和水库试验进一步验证了模型和仿真计算的正确性．     

基于矢量传感器的水下运动目标测向的研究

将基于二维压差式矢量传感器的声压振速联合处理技术应用于水下运动目标测向算法研究中,在小尺寸和低频条件下,实现了对水下运动目标的精确测向。研究了传感器尺寸、信噪比对算法性能的影响,并采用实测辐射噪声对算法性能进行了分析。仿真和实验结果表明,该测向方法具有基阵尺寸小、测向精度高的特点。该研究为水下运动目标的方位估计提供了一种有效的技术途径。     

舰艇声呐测向精度试验方法

声呐系统测向精度指标是舰艇声呐系统的一个十分重要的战技指标.声呐系统作为舰艇作战系统的一个重要组成部分,它所提供测量数据精度的大小,直接关系到指控系统对鱼雷射击诸元的解算精度,从而影响鱼雷的射击效果.从理论上明确测向精度指标的描述问题,然后通过对声呐测向系统误差的校准,测向精度海上试验的航路约定的分析,研究并提出一种适应现代声呐高测向精度指标要求的测向精度真值解算方法,并对算法的误差进行详细分析.     

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。     

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。     

拖曳阵鱼雷报警声纳测向精度试验方法

针对水面舰船拖曳阵鱼雷报警声纳测向精度试验问题,提出了选取两种不同目标的试验方法。对比分析了两种试验方法的优缺点,定量分析了试验目标定位精度和试验样本量要求,对试验方法进行了优选,基于科学性、合理性、贴近实战的原则,提出了两种试验方法联合使用的综合试验方法,可为后续鱼雷报警声纳测向精度试验设计和实施提供借鉴。     

基于LabVIEW系统的水声测向方法设计

LabVIEW是NI(美国国家仪器)公司推出的一种虚拟仪器系统,包括图形化的可编程语言及多元化的硬件设备。基于该系统的水声信号采集系统常用于水声应用中。本文结合常用的互功率谱测向方法与Lab VIEW虚拟仪器系统,分别设计基于标量水听器和矢量水听器的水下声源测向方法。基于LabVIEW虚拟仪器系统的设计可以提高开发灵活性,缩短开发周期并减少开发复杂度。通过验证基于虚拟仪器系统在互谱测向应用中的可行性,为未来开发水下设备提供一个新的思路。     

基于 LabVIEW系统的水声测向方法设计

LabVIEW是 NI（美国国家仪器）公司推出的一种虚拟仪器系统,包括图形化的可编程语言及多元化的硬件设备。基于该系统的水声信号采集系统常用于水声应用中。本文结合常用的互功率谱测向方法与 LabVIEW虚拟仪器系统,分别设计基于标量水听器和矢量水听器的水下声源测向方法。基于 LabVIEW虚拟仪器系统的设计可以提高开发灵活性,缩短开发周期并减少开发复杂度。通过验证基于虚拟仪器系统在互谱测向应用中的可行性,为未来开发水下设备提供一个新的思路。     

一种提高分裂阵频域波束形成测向分辨力的方法

为了提高声呐系统对目标方位的分辨能力,本文提出一种分裂阵频域波束形成方法,即超波束互谱测向法。通过将超波束方法得到的方位谱加权到互谱方法得到的波束形成结果上,从而得到最终的波束输出结果。超波束互谱测向方法的优点是既能够降低主瓣宽度,抑制旁瓣,提高测向分辨力;又能够保留相位信息,为后续谱分析应用提供参考。实验室水池测试结果表明,利用阵元间距为0.016 m的16元均匀直线阵,对于37.5 k Hz的声信号,采用超波束互谱方法进行波束形成与单纯采用互谱方法进行波束形成相比较,在0°和60°方位上的波束主瓣宽度分别减小了3.8°和6.9°,旁瓣幅度降低超过30 d B,测向分辨力得到明显提高,从而验证采用超波束互谱测向方法提高测向分辨力的可行性和有效性。     

一种提高分裂阵频域波束形成测向分辨力的方法

为了提高声呐系统对目标方位的分辨能力,本文提出一种分裂阵频域波束形成方法,即超波束互谱测向法。通过将超波束方法得到的方位谱加权到互谱方法得到的波束形成结果上,从而得到最终的波束输出结果。超波束互谱测向方法的优点是既能够降低主瓣宽度,抑制旁瓣,提高测向分辨力;又能够保留相位信息,为后续谱分析应用提供参考。实验室水池测试结果表明,利用阵元间距为0.016 m的16元均匀直线阵,对于37.5 kHz的声信号,采用超波束互谱方法进行波束形成与单纯采用互谱方法进行波束形成相比较,在0°和60°方位上的波束主瓣宽度分别减小了3.8°和6.9°,旁瓣幅度降低超过30 dB,测向分辨力得到明显提高,从而验证采用超波束互谱测向方法提高测向分辨力的可行性和有效性。     

基于ADSP的线列阵水下目标方位距离估计实现方法

线列阵水下目标方位距离估计利用水声定位技术实现对单个水下目标进行定位。本文的主要工作是针对水下声学试验的需要,在ADSP数字信号处理平台上完成数据采集、信号实时检测、方位距离解算等功能,实现对水下目标方位距离的实时估算。     

单矢量水听器基于互谱测向的多目标分辨

利用单个矢量水听器可以测出目标声源的方位,提出了一种利用单矢量水听器基于互谱测向的多目标分辨方法。利用互谱测向方法计算出测量过程中各个目标的方位变化轨迹,画出方位历程图,根据方位历程图选择目标方位相差比较大的时刻,根据方位信息提取出各自目标声源的特征谱;只要目标声源的特征谱不重合,就可以分辨出多个目标。本文结合仿真说明了分辨2个目标的方法和计算过程,利用本方法可以分辨2个或更多目标。     

水下二自由度云台系统设计及高精度控制方法

为了克服波浪冲击力、水阻力等因素对水下云台系统稳定性和控制精度的影响，设计了水下2自由度云台系统，并进行高精度控制方法研究。针对系统设计问题，依据云台使用工况和国内外产品性能确定相关指标参数，设计云台的三维结构，建立数学模型。为了提高系统稳定性和控制精度，提出1种采用双闭环控制系统和制动器构建的模糊比例积分（PI）控制方法。结果表明：模糊PI控制方法实现云台定位模式控制；双闭环控制系统和制动器提高了反馈精度和控制精度；在静水和水流扰动的2种工况下，云台的控制精度均优于±0.05°，输出角度无超调现象，具有较好的鲁棒性。     

一种水下非均质拖曳线列阵动力学仿真方法及试验验证

基于Ablow和Schechter经典差分方法,分析水下非均质拖曳线列阵的受力特性,建立其空间运动控制方程。采用中心差分法和牛顿迭代法对运动控制方程进行离散及时间和空间上的迭代求解,获得水下非均质拖曳线列阵的动力学特性。在此基础上,结合非均质线列阵实尺度模型,设计并开展湖中的实航拖曳试验,分析比较了试验数据与仿真结果。研究表明,本文提出的数学仿真方法有效可靠,可为水下非均质拖曳线列阵动力学特性分析提供一种有效的技术手段。     

一种水下非均质拖曳线列阵动力学仿真方法及试验验证

基于Ablow和Schechter经典差分方法,分析水下非均质拖曳线列阵的受力特性,建立其空间运动控制方程.采用中心差分法和牛顿迭代法对运动控制方程进行离散及时间和空间上的迭代求解,获得水下非均质拖曳线列阵的动力学特性.在此基础上,结合非均质线列阵实尺度模型,设计并开展湖中的实航拖曳试验,分析比较了试验数据与仿真结果.研究表明,本文提出的数学仿真方法有效可靠,可为水下非均质拖曳线列阵动力学特性分析提供一种有效的技术手段.     

一种基于磁天线的罗兰C信号测向定位方法

提出一种基于磁天线的罗兰C测向定位方法,建立测向定位模型,采用平面近似方法,结合球面三角形定理,解算出舰船概位,再利用牛顿迭代法对概位进行修正,得到舰船真实位置。以我国南海海域罗兰C台链为参照,分析算法的误差性能及工作区内的定位精度,验证该方法的可行性。     

一种基于双台的测向测时差导航定位方法

此文提出了采用双天线接收两个导航台的信号进行干涉测向，利用信号到达目标的时间差实现导航定位的方法，并以我国南海罗兰-C台链几何配置为参照，仿真分析了典型区域的定位精度和误差性能．验证了该方法的可行性。     

GPS测向系统测量运动载体航向的误差补偿方法

GPS作为目前世界上使用最为广泛的导航和测量手段,其静态精度和性能已经得到认可,但是其动态精度和各种补偿仍然受到广泛关注。文章从坐标变换的角度出发,针对单基线GPS测向系统的摇摆补偿进行研究,推导出适用于舰艇动态条件下的补偿公式,并通过仿真,证明其实用性。