基于LabVIEW的水声信号发生器设计

针对声传播损失试验中对吊放水声信号的需要,考虑到水声信号的复杂性,论文提出了基于虚拟仪器技术的水声功放信号发射系统设计方法,并以LabVIEW(Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench)为开发平台设计开发了用于水声发射换能器的信号选择、参数设置等多功能水声信号发射控制系统。该系统可以根据需求自定义选择配置发射连续或脉冲信号,可实现信号周期、幅值等参数选择,且减少了硬件开发成本,具有较好的应用价值。     

水声信号检测技术研究进展

水声信号检测是海洋微弱信号检测技术的一种关键技术并会在未来黑匣子搜寻等活动中扮演着重要的角色。本文主要针对水声信号检测技术的研究进展进行了详细的评述:首先介绍了水声检测设备的国内外现状;接着对比分析了时间反转法、随机共振、盲源分离、错位叠加算法等典型的检测算法及其在水声领域中的优缺点;由于海洋环境的复杂性,水声信道的传播特性对水声检测的效果产生了较大影响,从传播损失和海洋环境噪声两个方面做了相关分析;最后讨论了各种水声信号检测设备及方法的未来发展方向,研究水声检测技术具有重要的工程应用价值。     

鉴频式水声接收机的设计及特性研究

由于接收信号动态范围大及时域信号畸变,鉴压式水声接收机在水声定位系统中不能正常工作.为了解决这一问题,应用锁相环电路设计了一种鉴频式水声接收机,实现了大动态范围下对单一工作频率水声信号的检测,通过测距验证整个系统的有效性,并对其特性做了一定讨论.     

基于LabVIEW的水声信号处理与目标方位估计仿真研究

利用LabVIEW软件开发了一套水声信号处理与目标方位估计的仿真演示系统。该系统针对水声信号的特点,搭建了信号发生、滤波处理、时频分析等处理单元,具有较强的水声信号处理能力。此外,将LabVIEW和MATLAB混合编程技术应用于水声信号处理中,实现了水下目标方位角的估计。仿真结果表明了该演示系统的有效性。     

ARM的水声浮标嵌入式应用

传统的水声浮标采集到的四通道信号有幅值相位偏差。因此对ARM的水声浮标嵌入式应用进行设计。对浮标标体的运动进行计算,得到适合的标体重量以及重心高度,对标体结构进行设计,在此基础上更换了控制单元的单片机和水听器阵的原材料,优化了信号修正电路,在ARM水声浮标程序设计中,改变了数据采集、传输以及储存方式,完成了ARM的水声浮标嵌入式应用设计。为了验证其工作可靠性,设计了通道信号一致性的测试,结果表明设计的ARM水声浮标四通道收集到的信号叠加在一起之后无明显差异,具有较好的信号一致性。验证了设计的ARM水声浮标嵌入式的有效性。     

基于径向基函数网络的水声信号预测模型研究

随着舰船隐身降噪技术的不断发展,舰船辐射噪声信号检测变得愈加困难.针对这种情况,将RBF神经网络引入到水声信号的预测中,建立水声信号的全局预测模型.通过对Henon和Lorenz映射仿真,验证了RBF预测模型的有效性.运用全局预测模型对两种实际水声信号进行预测.实验证明,该预测模型学习速度快,所需样本点少,效果较准确,在水声信号检测中具有良好的发展前景.     

一种提取水中目标水声信号时频特征的方法

对水中目标识别而言,其关键技术之一就是对目标水声信号的分析处理。基于短时傅立叶变换思想,论文给出了一种针对水中目标水声信号的时间-频率提取方法,并对此方法进行了仿真分析,结果表明此方法对水声信号的时频特征提取可行有效。     

基于国产芯片的水声信号滤波器设计

为改变目前国内水声信号滤波器大多采用进口专用芯片的现状,设计一种基于国产芯片的水声信号滤波器替代方案.对通用带通滤波器传递函数的演变进行介绍,结合其实际应用情况,通过查表和理论计算,设计一种基于国产芯片的水声信号滤波器,并对其中心频率、带宽和矩形系数等指标进行实测,验证该设计的可行性.结果表明,该水声信号滤波器基本上能达到水声信号接收机的设计要求.     

支持向量机的水声信号分类识别

研究水声信号识别特征的提取,在此基础上采用支持向量机理论,提出了一种水声信号的分类识别算法.该算法选取两类水声信号,提取它们的混沌特征值关联维数和h2熵作为目标信息,每类信号各提取32组数据,取两类水声信号各8组数据作为训练样本,训练支持向量机,其它样本用于验证.结果表明,支持向量机的分类算法能实现对目标的有效分类,分类效果较好,比较适合小样本、非线性分类.     

多路水声信号抗串漏检测技术仿真

根据水下多目标定位系统水声通道特点和系统海上试验实际应用情况,建立系统多路合作水声信号检测处理仿真模型。仿真表明:采用FIR宽带滤波器、Notch滤波器组和瞬时频率方差序列等水声信号处理技术,能有效克服系统水声通道串漏、高斯白噪声和鱼雷寻的噪声对信号检测的影响,实现系统对多路合作水声信号的检测处理。     

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。     

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。     

基于切片谱的主动水声信号处理方法

针对传统FFT对主动水声信号处理无法获得可观的处理增益,提出了基于切片谱的主动水声信号处理方法。研究分析了不同信噪比的噪声背景情况下,通过对主动水声信号计算切片谱来进行处理。仿真结果表明,基于切片谱的主动水声信号处理方法能够较好地抑制高斯噪声,提高输出信噪比,从而获得良好的处理增益,与传统的FFT处理方法相比,在输入信噪比从-10～+10dB之间变化时,处理增益平均提升了6.9987dB。     

基于双曲调频信号的水声通信帧同步方法

水声通信中收发两端的相对运动会引起多普勒效应,严重的多普勒效应将极大地影响通信系统性能。针对多普勒效应对水声通信信号的影响问题,利用双曲调频信号对多普勒频移的不敏感性,提出了一种基于时域叠加上扫频和下扫频双曲调频信号作为前导信号的水声通信帧同步方法。通过接收端配置2个并行相关器对带有前导信号的接收信号进行匹配滤波,并根据2个相关峰的偏移时延差实现精确的多普勒因子估计,利用线性插值方法进行重采样,减弱多普勒效应对水声通信性能的影响。仿真结果表明,在实测多途信道条件下,该方法可以实现多普勒因子精确估计,有效提高收发端相对高速运动条件下的水声通信性能。     

一种新型抗多途信号时空关联专家判据

针对水声多途信号干扰导致同步式水声定位系统出现测量假值的难题,提出了利用信号的时空关联规律提取有效信号的专家判据.试验数据处理结果表明,采用该判据可剔除全部的多途干扰信号,并提取出全部的有效信号,确保了同步定位测量样本的质量.     

深海水声探测特性研究

为改善水声探测系统的信号检测性能,研究了在深海环境下水声探测的特性.在对浅海和深海声传播特性进行比较的基础上,分析了深海声传播的优越性.通过对不同海洋深度声源的声传播特性仿真分析,证明了深海环境有利于实现远距离声传播.在一定信号接收带宽的情况下,计算了位于深海区域的水声探测系统对安静型潜艇的最大被动水声探测距离,进一步证明了深海环境有利于实现远程水声探测.研究结果为在深海环境下探测安静型潜艇提供了理论依据.     

海上水声信号处理算法中的物理特性仿真研究

通过研究海上水声信号的产生和海上水声信号定位系统的构成,设计水声信号处理系统流程,指出陆地上的主控中心与水中的基站如何进行信号数据传递,以及环境噪声、传输损耗、多径传输、多普勒效应等物理特性对信号偏移产生何种影响。最后通过实验验证加入消除滤波器后可以有效地控制多普勒效应产生的频率偏移。     

基于卷积和循环网络的水声信号联合特征表示和识别方法

传统的水声信号识别方法是将特征提取和分类识别分开进行处理的,影响了水声信号识别的整体性能。本文根据水声信号的特点,结合一维卷积网络（1DCNN）的卷积运算、时间平移不变性和门控循环网络(GRU)内部充分考虑时序相关性的记忆能力等优势,将一维卷积网络和门控循环网络进行串联中并对网络参数和模型结构进行优化,自适应提取特征给出分类结果,并与单独使用1DCNN和GRU网络模型的分类性能进行对比。结果表明,本文提出的网络对水声信号的识别准确率最高。     

高频多普勒计程仪研究设计

ＭＣＤＬ－１型多普勒计程仪系根据水声多普勒效应原理，采用先进的微机控制和数字信号处理技术开发的船舶助航仪器，介绍了水声多普勒测速原理，并分析了多普勒信号－随机起伏混响信号的特征，也探讨了ＭＣＤＬ－１型多普勒计程仪的电路设计、单片机计算机系统硬件设计和数字信号处理技术的软件设计。最后将ＭＣＤＬ－１型多普勒计程仪达到的与国外同类产品进行了比较。     

一种通用型基于经验模态分解的小波阈值滤波方法研究

首先针对中高频水声信号,提出一种改进的经验模态分解加小波软阈值滤波方法;然后将信号进行带通滤波处理及经验模态分解,将分解得到的各个模态转换为频域信号,采用小波软阈值方法在频域上对这些模态进行滤波,最后对信号进行重构,并将其转换为时域信号。分别采用本方法和原时域上的小波阈值方法对不同频率的水声信号进行滤波,经计算分析可知,对频率小于800 Hz的水声信号,采用原方法可获得较好的滤波效果;当信号频率大于800 Hz时,采用本方法的滤波效果更好,因此应针对不同频率的水声信号,选择合适的滤波方法,以获得满意的滤波效果。