海底水平阵的空域矩阵滤波干扰抑制方法

针对矩阵滤波在水平阵的应用问题,提出一种将矩阵滤波应用于海底水平阵的方法。该方法首先利用最小二乘矩阵滤波器对阵列信号进行空域滤波,然后利用浅海海底水平阵进行匹配场定位,并在相同基阵孔径和阵元条件下,与拖曳阵的滤波定位效果进行比较。仿真结果表明,海底水平阵矩阵滤波方法能够有效地抑制给定区域的噪声干扰,实现对水下弱目标定位的目的。且在相同基阵孔径和阵元条件下,置于海底水平阵的干扰源抑制效果要优于拖曳水平线列阵。     

基于三元阵的舰船水压场微弱信号检测方法研究

利用三元阵水压场同步测试系统一次海上实船水压场测试试验的三阵元数据开展了低信噪比实船水压场的特征提取和检测方法研究.结合三阵元,分别采用了自适应滤波方法和功率谱估计方法对所获得的试验数据进行分析处理.结果证明,基于自适应滤波和基于功率谱估计的三阵元联合浮动门限能量检测方法能有效抵消噪声干扰,所设计的浮动门限随海浪背景噪声的变化而调整,具有很好的适应性,能在低信噪比下达到较高的信号检测率.     

卡尔曼滤波算法在船用雷达运动目标跟踪滤波器中的应用

首先介绍离散卡尔曼滤波的系统模型并进行理论分析,在观测噪声矢量是白噪声的情况下设计船用雷达运动目标跟踪滤波器,然后模拟实际海面跟踪目标来获得发送端数据进行滤波器的性能仿真。实验结果表明,当观测噪声协方差矩阵和实际的噪声协方差矩阵相近时,卡尔曼滤波器具有滤波精准度高、收敛速度适中及稳定性强等优点。     

一种海底小目标近距离探测系统及试验研究

随着水下航行器技术的发展及探雷等特殊场合的需求,利用水下小平台探测海底小目标的方式逐渐受到重视,本文依据参量发射阵理论,结合参量阵的优势、截断参量阵的特点,设计了一种应用于海底小目标近距离探测的系统,测试该探测系统在近距离的特性,进行沉底及掩埋目标的探测实验,结果表明,该参量阵系统能够实现海底小目标近距离探测,在现有条件下所做的探索工作具有一定的工程参考价值.     

一种海底小目标近距离探测系统及试验研究

随着水下航行器技术的发展及探雷等特殊场合的需求,利用水下小平台探测海底小目标的方式逐渐受到重视,本文依据参量发射阵理论,结合参量阵的优势、截断参量阵的特点,设计了一种应用于海底小目标近距离探测的系统,测试该探测系统在近距离的特性,进行沉底及掩埋目标的探测实验,结果表明,该参量阵系统能够实现海底小目标近距离探测,在现有条件下所做的探索工作具有一定的工程参考价值。     

矢量阵被动合成孔径算法

随着减震降噪技术的发展,水下辐射噪声水平不断降低,使得采用常规波束形成技术进行声源定位难度加大。基于此原因,本文重点研究矢量阵被动合成孔径技术,该方法将合成孔径应用于矢量线列阵中,通过理论及仿真表明,该方法要优于常规声压阵列,它可以通过较少水听器阵元数目的阵列,得到可以覆盖多个倍频程信号的大孔径的虚拟阵列,具有更高的目标定位精度,而且可以获得长阵具有的阵增益和方位分辨力,降低工程实施难度,适合低噪声目标的辐射噪声测量,具有良好的工程应用价值。     

圆台阵近场目标三维空间被动定位性能研究

针对近场水下目标被动定位问题,提出圆台阵设计构想,推导了基阵接收数据模型和近场三维声聚焦波束形成方法,通过对切割球面上聚焦点的扫描,得到目标方位角和俯仰角,再通过对不同扫描球面上最大输出功率的比较实现目标距离估计。采用最小方差无失真响应(MVDR)波束形成方法仿真分析了圆台阵阵型对水下目标三维空间被动定位性能的影响,结果表明,圆台阵越接近平面,测距性能越好,方位角分辨率越高,但是对于俯仰角较低的目标而言,圆台阵越接近圆柱状,俯仰角分辨率越高,因此,圆台阵设计时需要对俯仰角和距离估计需求综合考虑。     

基于一种改进粒子滤波算法的目标跟踪研究

为了解决非线性、非高斯系统目标跟踪问题,研究了一种新的滤波方法——高斯粒子滤波算法。通过基于重要性采样和蒙特卡罗模拟方法得到一高斯分布来近似未知状态变量的后验分布。并讨论了此算法在机动目标非线性转弯运动中的跟踪应用,与粒子滤波算法相比,其优点是不需要重采样步骤。在闪烁噪声下比较了高斯粒子滤波器、粒子滤波器和扩展卡尔曼滤波器在滤波精度、运算时间等方面的差异,仿真结果表明该算法性能优于其他算法。     

子阵波束域自适应波束形成方法研究

阵列输出的有限次快拍处理等效地增加了信号之间及信号与噪声之间的相关性,导致了现有的子阵自适应处理方法在小快拍数目时的性能损失.现提出一种子阵波束域自适应波束形成算法,通过对子阵多波束输出的协方差矩阵求平均,减弱信号之间的相关性,从而提高自适应波束形成算法的性能.仿真结果表明,该提算法在小快拍数情况能够大大提高输出信干噪比,并有效地抑制阵元上接收的随机噪声.     

长基线水声定位基阵阵形优化设计

长基线水声定位是水中试验靶场的重要测量手段,是靶场常用的测量设备,但是其海上作业比较复杂,所以需要在获得足够高的测量精度和足够大的可靠性冗余度的前提下,尽量减少布设阵元个数.论文分析了基阵优化设计原则,分析对比了矩形阵和菱形阵的测量性能,给出了水声作用距离估计方法和阵形优化设计方法.在实际应用中,应根据试验计划,现场测量的水文条件、海况、海底声学特性等条件预报水声信号作用距离,然后根据不同的使用要求选择阵形,确定阵间距和布设阵元个数,制定相应的布设方案,从而使海底基阵处于最佳工作状态,既能更好地满足试验需要,又能使海上作业方便安全,快速可靠.     

拖曳线列阵声呐及其左右舷分辨方法概述

概述了拖曳线列阵声呐的发展概况,重点总结了国内外拖曳线列阵声呐左右舷分辨方法的发展情况,包括传统单根线列阵左右舷分辨方法、三元水听器组左右舷分辨方法、双线阵左右舷分辨方法和矢量水听器线列阵左右舷分辨方法等。本文对于拖曳线列阵声呐的相关研究具有一定的参考价值。     

等效阵长对声压线阵声呐空间增益的影响分析

为了研究声压线阵声呐空间增益的影响因素,就同等阵元个数情况下线阵声呐等效阵长与波束形成结果的关系进行仿真分析.首先,建立了直线阵、圆阵、半圆阵和太极阵的声压线阵声呐模型,定义了线阵声呐等效阵长的数学表达式,对线阵声呐等效阵长的进行了对比分析.其次,引入"–3dB波束宽度"概念,通过蒙特卡罗试验,得出了线阵声呐等效阵长与"–3dB波束宽度"之间的反比关系.最后,对多目标情况下的波束形成仿真结果进行对比分析,验证了等效阵长对线阵声呐空间增益的影响关系.     

一种基于互素阵的孔径扩展方法

物理阵元数一定的情况下,通过孔径扩展虚拟出大孔径的方法可以提高目标方向估计的分辨率。本文提出使用基于互素阵的孔径扩展方法,该方法基于互素定理,通过满足一定规则的非均匀布阵,使用两物理存在阵元接收到的信号虚拟出一新的阵元,如此将此非均匀阵列扩展为孔径较大的均匀线阵,然后进行目标波达方向估计。仿真和水池试验表明该孔径扩展方法可以显著地提高空间分辨率,以及能够得到更低的旁瓣级,显然能节省物理阵元,对工程应用来说能降低成本,所以具有良好的应用前景。     

基于VOF方法的细线列阵稳定器近水面阻力计算

应用流体体积法（Volume of Fluid,VOF）模型跟踪稳定器近水面拖动时的自由液面的变化,利用计算流体动力学软件FLUENT对线列阵稳定器近水面的阻力性能进行数值模拟,分析研究了近水面兴波对其阻力性能的影响。分别计算了在不同水深的静水和有波浪载荷工况下近水面拖动时不同种类的线列阵稳定器的阻力大小,并将数值模拟的结果与水池实验结果进行对比。结果表明,稳定器在近水面无波和有波情况下的阻力大小均比深水域静水的阻力要大,而且在有波情况与相对浸深为0.3时的阻力性能基本相等。     

使用相位共轭阵列进行声源定位的相关参数研究

基于相位共轭方法采用离散阵列对用于声源定位的相位共轭阵列参数进行了数值计算研究,研究了阵元间距、阵列面积、声源频率和阵列形式等对声场聚焦幅值和空间尺寸大小的影响.数值计算结果表明:采用平面阵列,为突破声波衍射极限,阵元间距应为△≤0.5λ,最优的阵元间距为0.15λ.在近场基于声压梯度测量使用偶极子源的相位共轭阵列,阵列边长满足a≥1.4λ即可,并且随着频率升高,相位共轭声场的幅值增大,得到的相位共轭分辨率降低.对于阵列形式,采用十字交叉阵列可用较少的阵元个数就可以突破衍射极限.如果阵列与声源为共形面,推导出相位共轭声场幅值与声源的辐射声功率成比例,文中还计算并验证了相位共轭声场幅值与辐射立体角的关系.     

基于小波变换的海浪方向谱估计方法研究*

利用数值模拟方法分析了基于小波变换的方向谱估计分析方法的适用性,测波阵列类型、波浪入射方向、方向 集中度以及采用长度对小波方向谱估计分析方法分析结果的影响。结果表明：小波方向谱的方法适用条件较广泛,实用 性更强。     

基于粒子群算法的水下多元线阵阵形有源校正方法

针对存在阵元位置误差的水下多元线阵,提出一种基于粒子群优化算法的远场有源阵形校正方法.该方法选用2个辅助源分时工作方式,利用无条件最大似然方位估计算法构建目标函数,并通过粒子群算法对阵元位置进行寻优.利用该方法对均匀线阵进行性能仿真实验.结果表明:该方法稳健性好、校正精度高,具有一定的应用前景.     

一种合作目标轨迹的处理方法

在使用声图测量的方法对扫描区域内的目标进行定位时,由于声图定位的局限性,使得目标的定位轨迹出现一定的误差.为了有效减小定位误差,提出了采用“圆筛”和α-β滤波相结合的方法处理目标轨迹.由实验数据处理证明,此方法可以有效减小目标航迹抖动,并且可以实现目标轨迹的平稳过阵.     

典型阵列声纳束控演示软件开发研究

典型阵列声纳波束形成（束控）技术,即直线阵和平面阵指向性函数及其波束图的研究可为其它复杂基阵（圆柱阵、球阵）的束控技术研究提供借鉴和参考。文章通过最典型的均匀间隔阵列对束控技术进行研究,利用MATLAB编写制作了一个具有仿真演示界面的程序,用于演示不同坐标系下、不同参数时的波束图,并可在课堂教学演示中使用。     

Underwater acoustic imaging: image due to a specular reflector in the geometrical-acoustics limit

In underwater acoustic imaging, which is used to produce high-quality images in turbid waters, a specular reflector can produce a “pseudoimage” of the receiving array at the reflecting surface. Based on the “geometrical approximation” (which is similar to geometrical acoustics), formulae are derived for the size and shape of the pseudoimage for both flat and curved reflectors. For curved reflectors, described by two principal radii of curvature, the formulae also assume the “large-range approximation.” The formulae allow radii of curvature to be determined from an image. Also discussed briefly are some possible extensions and the role of nongeometrical effects.