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。     

基于光电复合缆的水声信号采集发射传输系统

众所周知水下电磁环境复杂,在水下采用电缆传输电信号非常容易受到海洋电磁环境干扰,并且随着距离的增加,电信号受到干扰和衰减也就越大。因此水下中长距离的信号传输采用光电复合缆传输是一个比较好的选择,光纤用来传递水声信号,电缆用来传输电力。因此本文设计了一种基于光电复合缆的水声信号采集发射传输系统,能够很好地解决上述问题。本设计将要采集和发射的水声模拟信号在采集发射端和主机端转换成光信号,端到端之间的传输采用光信号,而采集发射端的供电则由光电复合缆的电缆提供。     

基于光电复合缆的水声信号采集发射传输系统

众所周知水下电磁环境复杂,在水下采用电缆传输电信号非常容易受到海洋电磁环境干扰,并且随着距离的增加,电信号受到干扰和衰减也就越大.因此水下中长距离的信号传输采用光电复合缆传输是一个比较好的选择,光纤用来传递水声信号,电缆用来传输电力.因此本文设计了一种基于光电复合缆的水声信号采集发射传输系统,能够很好地解决上述问题.本设计将要采集和发射的水声模拟信号在采集发射端和主机端转换成光信号,端到端之间的传输采用光信号,而采集发射端的供电则由光电复合缆的电缆提供.     

一种基于混沌序列的短时猝发水声通信方法

传统的水声通信发射信号持续时间长,隐蔽性差和抗干扰能力差。文中设计了一种短时猝发的扩频通信方法,用优选后的混沌序列作为多进制扩频通信的伪随机序列,并将同步信号和数据信息分别放置在不同的子通道上,极大地压缩了发射信号时长。仿真结果表明该方法能大大提高水声通信的抗扰和隐蔽性能。     

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。     

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.     

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。     

浅海高频水声信道统计特性分析与仿真

为研究浅海高频水声信道,基于虚源法和Xiao模型建立高频水声信道模型,对其统计特性进行分析并仿真,得到高频水声信号的传播损失以及接收波形。结果表明:本文建立的高频水声模型的统计特性与理想Rice衰落过程高度吻合,传播衰减规律与球面扩展传播衰减相一致,海面(海底)反射系数对本征声线幅度衰减有明显影响。由于信道的衰减、相移以及频散等作用,接收信号波形与发射信号相比发生明显变化。     

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。     

小尺度水下多信标定位系统设计

本文设计了一种基于短基线的、适用于小尺度水域(目标在工作范围200m以内)的水声定位系统。系统主要由8通道信号采集设备、水声接收基阵和水下信标组成,通过基阵与信标之间收发的声信号,来完成对信标的定位。声信号为6阶的m序列伪随机码,其产生与发射由MSP430单片机控制。利用码分多址技术区分多个信标发出的声信号,并结合8通道的水声数据,通过匹配滤波的方法获取各声信号的传播时间,最后采用牛顿迭代法求解定位方程,获取信标位置。信标的设计制作费用在一百元以内,成本较低可即用即弃,省去了复杂的信标回收工作。模拟海洋环境的情况下的测试分析显示,该系统的作用距离与定位精度可满足小尺度定位的要求。     

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。     

水声信标搜索策略分析

为了保证落水人员、设备、物资在发生意外落水情况下的快速搜救,通常会在这些目标上装配水声信标,落水时可在水下发射水声示位信号指示目标在水中的位置。为了保证落水人员、设备、物资的安全,采用合适的水声信标搜寻策略实现对水声信标及其目标进行快速、高效的定位、搜索至关重要。本文以搜索飞机"黑匣子"为例,浅析各类水声信标搜索设备的原理、搜索效率和技术特点。实际搜索时,搜索人员可根据搜索海域的水深和海况条件、疑似区域范围、搜索船只特点选择适合的搜索设备,达到事半功倍的效果。     

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。     

罗兰C发射信号测试分析增强设计

文章介绍一种增强罗兰C发射信号测试分析功能性能的设计思路和技术特点。该设计在增添对发射信号频谱分析的同时,采用自主开发的自适应过零检测、自适应电平衰减控制等软件技术,提高监测分析精度;在MATLAB平台上开发的软件,有助于增强软件数据处理模型的可靠性。     

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。     

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。     

超声水深信号的处理及实现

本文说明了声纳信号处理的必要性，并以数字式测深仪为例，介绍了对水声信号进行抗噪声和混响的一些处理方法及实现手段，最后阐述了水声信号形式选择中的某些问题。     

基于FPGA的水声信号记录电路设计

提出一种水声信号记录电路的设计方案。从设计思路、硬件构成、软件设计等方面介绍整个电路的设计过程。     

基于Comsol的宽带复合棒水声换能器优化研究

为了进一步降低复合棒水声换能器的谐振频率,拓展工作带宽,同时减小发射电压响应起伏,利用有限元软件Comsol对一个三激励宽带复合棒水声换能器的振动模态进行分析,研究弯曲盖板、辐射头的材料和结构尺寸对复合棒水声换能器发射电压响应的影响规律,通过优化结构尺寸改善其发射电压响应。最终优化仿真的结果表明,优化后的复合棒水声换能器工作范围从9～31 kHz,可工作带宽为22 kHz,发射电压响应都处于130 dB以上,有效拓宽了多激励宽带复合棒水声换能器的工作带宽。