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。     

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。     

基于PXI-4461和LabVIEW的水声信号采集系统设计

文章讨论了在LabVIEW编程过程中如何实现数据采集、信号处理和信号分析,并在此基础上设计了一种水声信号采集系统。该系统以NI公司的PXI-4461采集卡作为硬件平台,对水声信号进行采集,并具有存储、回放、信号处理、信号分析等功能,得出了目标信号的时延数据。实验证明:该系统具有设计简单、操作方便、能实现高速采集和实时图形显示等优点。     

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。     

一种宽带声自导的信号设计与检测方法

根据鱼雷自导过程中近/末程工作特点,提出一种宽带复杂信号设计及检测方法。利用鱼雷自导系统的宽带条件,选择具有一定水声对抗能力的多频编码脉冲,组成一种特殊的复杂信号形式,以实现准全宽带的信号发射;根据该类回波信号特点采用信号相干与非相干联合处理方法实现信号的检测。仿真结果表明了该方法的有效性。     

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。     

基于ARM的船舶水声浮标系统嵌入式应用

水上浮标系统在海洋信息观测、水下侦察等领域有重要应用,可以实现水下声波信息的准确采集。为了进一步提高船舶的水声浮标系统性能,提高水声浮标系统的自动化程度和工作可靠性,本研究对水声浮标系统进行基于ARM的嵌入式设计。对水声浮标系统的设计主要包括水声浮标结构设计、信号电路设计和软件程序设计等内容。     

一种水声应答器软件模块设计

在传统的长基线水声定位技术基础上,采用了以单片机MSP430F149为核心信号处理模块设计,配合DSP高速处理子系统、PC子系统,实现了对水声信号处理并控制应答器状态.海试证明,能有效实现应答器的应答任务.     

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。     

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。     

基于LabVIEW的多功能数据采集与信号处理系统

针对传统仪器功能单一以及传统代码编程语言的不足,以LabVIEW为开发工具,采用计算机多线程技术、虚拟仪器技术及信号处理技术等,开发了基于W indows 2000及W indows XP的多功能数据采集与信号处理虚拟仪器系统。该系统具有以下功能:信号采集控制模块,可实现单通道、多通道数据的采集、存储与采样信号复现等功能;信号分析处理模块,可实现在线、离线信号分析处理功能,包括信号的时域、频域、幅值域、时频域的分析与处理、结果的显示等;数据库管理模块,可实现对采样和分析处理后数据的管理,包括数据查询、传输、存储等工作;另外,该系统还具有友好的人机界面,且方便对之进行维护和实现功能的扩充。     

基于声矢量传感器阵的相干源高分辨方位估计

声矢量传感器能同时共点获得声场中声压、振速信息及更多的信息量,具有很好的应用前景.研究了声矢量传感器阵方位估计的多重信号分类(MUSIC)算法,并在此基础上推导了基于空间前向平滑算法的声矢量传感器阵相干源方位估计的方法.采用该方法可以有效地对相干源进行方位估计,同时综合利用声压、振速信息可以实现信号源方位360°无模糊估计,计算机仿真表明该方法具有较好的方位估计性能.     

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。     

多途信道短慕线时间反转聚焦研究(英文)

The existence of a multi-path channel under the water greatly decreases the accuracy of the short baseline positioning system.In this paper,the application of a time reversal mirror to the short baseline positioning system was investigated.The time reversal mirror technique allowed the acoustic signal to better focus in an unknown environment,which effectively reduced the expansion of multi-path acoustic signals as well as improved the signal focusing.The signal-to-noise ratio(SNR) of the time reversal operator greatly increased and could be obtained by ensonifying the water.The technique was less affected by the environment and therefore more applicable to a complex shallow water environment.Numerical simulations and pool experiments were used to demonstrate the efficiency of this technique.     

不等间距分舱结构声辐射特性研究

研究舱段结构振动、声辐射特性随分舱形式改变的变化规律,对潜艇结构声学优化设计具有十分重要的意义。从结构声学设计的角度出发,在保持相邻两个舱段总长度不变的情况下,调整两个舱段的长度,采用结构有限元法、结构有限元耦合流体边界元方法,以辐射声功率、湿表面均方法向速度和辐射效率作为衡量结构噪声辐射能力的主要衡量指标,系统地研究整个结构振动和声辐射特性。在流体部分的计算中,采用网格重叠算法,以提高计算效率。通过调整分舱形式,在一定频段,改变了整个舱段结构振动声学传递函数的谱峰频率,降低了谱峰幅值,因此,可以通过改变分舱形式以改变舱段结构声学特性,使设备激振力的谱峰频率与结构振动声学传递函数的谱峰频率错开,实现对辐射噪声的控制。     

潜艇动力舱浮筏隔振参数对振动与声辐射的影响

降低动力机械引起的潜艇壳体振动以及水下声辐射一直是工程上的一个重要问题。本文利用ANSYS有限元软件，建立了潜艇动力舱的水下声振耦合模型。通过数值计算，分析了主动力浮筏隔振系统中的参数变化，如上下隔振器的刚度、筏体的质量比和刚度改变对动力舱内振动传递率以及水下辐射噪声的影响。本文建立的计算模型可进一步推广应用于因机械设备引起的整个潜艇水下耦合声振预报。     

水面舰船声学特性的类比及其评价

传统的水面舰船声学设计评价方法在应用上存在着局限性，为进一步发展和完善，通过对总声级声学特性类比、声频范围和超声频段声学特性、实船检测声学特点和实船声隐身战术技术要求制订等进行广泛论述与类比探讨的基础上，指出了现有方法在总声级确定、声学特性预报和实船检测等方面的不足，提出了较为合理的水面舰船声学特性的类比及其评价方法，即以特定频段的线谱分析来评定其声学性能。     

鱼雷浅水主动声引信的一种布阵方法

浅水主动声引信应用较少,主要由于混响干扰较强,信号不易被检测.主动声引信多用于深水反潜.根据目标多普勒频移特性,提出了一种在浅水条件下,高频主动声引信的布阵方案.同时针对引信角度覆盖扇面,进行了布阵性能计算与优化选择,并对矩形阵元进行了初步设计.     

水声定位精度的评估标校方法

文章从分析定位标定系统海试数据处理结果入手,提出利用拟合检定方法评估水声测量定位精度。仿真测试和海试数据验证结果表明,利用拟合检定方法评估的水声定位精度比实际标定精度偏小,基本可以反映实际测量数据的标定精度,作出置信分析的拟合评估精度值更接近实际标定精度值。此方法可以作为定位标定的补充,给出测量精度指标的估计值。