基于长基线水声定位系统水下定位技术初步应用研究

长基线定位系统(Long Baseline),简称LBL,是一种高精度深水水下定位系统。文章在介绍了国内外LBL发展现状基础上,通过松花湖LBL水下定位系统试验,介绍了其定位理论和方法,解决了50 m水深海底信标布放、固定及回收问题,探索了海底应答器相对校准(基线校准)、绝对校准方法,确定了定位标的跟踪定位方式,形成了相对完整的LBL水下定位流程和方法体系,得到了高精度水下定位数据,为实际工程应用提供了真实的理论基础。     

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.     

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。     

盲源分离技术在水声信号中的应用研究

通过研究α稳定分布,提出海洋噪声、舰船辐射噪声等符合低阶α稳定分布,在进行对称α稳定分布且独立的随机源信号进行盲分离处理时,若仍然采用高斯分布将不收敛。本文设计了分数低阶矩阵盲源分离算法,最后通过实验对比本文所设计算法和时延分离算法。实验结果表明:本文所设计的算法对于α稳定分布且有独立的随机信号,具有较好的收敛性,能够有效实现盲源信号分离。通过从复杂的海洋噪声中仍能较好地提取出船舱辐射噪声的实验,说明即使信噪比发生变化,源信号分离后相似系数较分离前仍然有稳定地提高。     

基于EMD的矢量水声器方位估计算法

对经验模态分解算法(EMD算法)进行深入研究,对其基本原理、基本性质以及存在的问题进行分析。为改善EMD算法在方位估计的精度,减少高频噪声、间断干扰的影响,本文采用Hilbert-Huang变换方法来消除模态混叠现象。实验结果表明,本文提出的基于EMD的矢量水声器方位估计算法,能够有效提高方位估计的精度。     

一种基于MUSIC改进算法的宽带水声信号DOA估计

提出一种适用于水声宽带信号的DOA估计算法。该方法首先将时域宽带信号变换到频域,然后划分子带,在每个子带上进行不同的加权得到信号的DOA估计。同时子带算法采用改进的MUSIC算法,降低了DOA高分辨力估计所需要的信噪比。计算机仿真对比了MUSIC算法和改进后算法的空域分辨力,同时也对比了不同信噪比下2种算法的性能。仿真结果表明,改进后的算法无论在适用信噪比条件还是分辨能力上均有较大提高。最后采用某型水下航行器的实航数据对算法进行验证,验证结果表明该算法可在实际应用环境中获得良好的DOA估计。     

现役反鱼雷软杀伤技术局限性分析

概述了当今世界各国反鱼雷软杀伤技术的发展情况;通过对几种软杀伤水声对抗器材的工作原理、声学特性及其干扰模型的分析发现,现役软杀伤技术存在着一定的局限性,针对这一技术局限性提出了一种烟火型反鱼雷软杀伤技术,并分析了其存在的优势。     

智能船舶海上试验场建设现状及发展趋势

我国智能船舶面临较好的发展形势,船舶智能化、无人化将是船舶未来发展的主要方向。我国船舶工业和航运界在智能船舶领域进行了探索与研究,相关科研项目正在积极开展。智能技术工程化应用初显成效,已形成一定的技术积累和产业基础,基本与国际先进水平保持同步。但总体而言,全球智能船舶仍处于探索和发展的初级阶段,智能船舶标准体系、测试与验证体系亟待建立,智能技术工程化应用十分有限,相关国际海事公约法规研究刚刚起步。因此,急需建立大型智能船舶综合测试与验证海上试验场,实现复杂海况下智能船舶航行与作业能力验证,为智能船舶技术发展和智能船舶运营无人化提供有力保障。本文对国内外海上试验场发展现状进行介绍,并对面临的机遇与挑战进行了探讨。建设国家级的智能船舶海上试验场对提高我国航运智能化、安全、营运效率,降低航运成本具有重要意义,将大力促进我国船舶产业智能化升级,提升我国船舶制造和航运市场的国际竞争力。     

浅海信道调频水声语音通信方法比较

水声语音通信在海洋工程、海洋科考、水下搜救等领域具有广泛应用。与单边带通信、数字编码调制通信相比,调频水声语音通信具有实现简单方便、抗幅度衰落性能好的特点,但浅海水声信道具有的复杂多径效应及噪声严重影响其获得的语音音质,容易出现语音含混、语义难辨等问题。本文通过浅海不同距离、不同多径信道下的海试实验比较了采用非线性解调法和正交解调法的调频语音通信性能,并通过客观语音质量评估PESQ(Perceptual evaluation of speech quality)方法对调频水声语音通信音质进行量化评估。     

基于归一化误差函数的变步长分数间隔盲均衡算法研究

针对常数模算法收敛速度慢的特点,提出了一种快速收敛的盲均衡算法。该算法修改了传统常数模算法的误差函数,且采用可变步长和分数间隔采样,有效地提高了收敛速度。浅海水声信道模型仿真结果表明,采用归一化变步长分数间隔常数模盲均衡算法比传统的常数模算法和固定步长分数间隔算法收敛快,均衡性能有明显提高。