基于矢量水听器的被动声制导系统的研究

由于任何水下运动目标,在水中航行时均会产生各种辐射噪声.火箭助飞末制导深弹入水后,在下沉过程中,即可利用深弹头部安装的声学探测系统(声呐)接收水中运动目标的辐射噪声.该噪声经过相关处理后,就可给出水下目标相对于深弹的方位信息.这时,深弹利用尾部加装的舵机,可不断地调整弹体的下沉方向,以靠近水下运动目标.该研究对提高深弹的水下命中率具有重要意义.提出采用矢量水听器阵作为声呐被动测向系统的接收基阵,并对矢量水听器阵的测向原理、数学模型及仿真实验进行了论述.实验结果表明:本文提出的被动测向系统,用一片DSP芯片即可实现,其测向均方误差在20以内,具有测向精度高、体积小、重量轻、成本低、可工作于宽带和低频等优点.

收发分置水下目标声散射特性的实验研究

本文对收发分置情况下,某潜艇模型的声散射特性进行了理论分析和实验研究。在声源、目标和接收机之间呈复杂的三角形关系条件下,找到了目标强度与入射角、分置角之间的关系。通过理论计算和水地测试,验证了理论的正确性。该研究成果可直接应用于收发分置的双基地或多基地水声探测系统。

机载声呐声信号的高速双向多路传输研究

根据机载声呐工作特点和声信号传输的特殊需要,提出一种全数字化的单芯同轴电缆双向多路传输方法。利用该方法所研制的实验系统,其数据传输速率达到3～6 Mb/s,传输距离为500～1000 m,误码率小于10-7。该系统已成功地替代了传统的多芯电缆数据传输系统,其突出优点是:数据传输速率高、传输距离远、信号动态范围宽、抗干扰能力强,且体积小重量轻,特别适用于传输电缆的体积和重量受到严格限制,且需要远距离双向传输多种高速水下声信号的场合应用。

基于峭度激励的变步长自适应谱线增强算法

提出了一种基于峭度激励的变步长自适应谱线增强新算法,该算法以输入信号峭度与误差信号峭度为联合激励因子,构造出一种指数型变步长的算法模型。该步长对高斯色噪声或非高斯色噪声均有一定的免疫性,跟踪时变信号的能力强,且收敛速度快。用实测的某水下目标辐射噪声数据进行了仿真实验。与传统的LMS算法相比,仿真结果表明,该算法具有较强的谱线增强能力、快速收敛性和良好的跟踪性能,能有效地实现目标线谱信号与混合色噪声环境的分离。

130dB动态范围的高速大容量数据传输系统

本文提供一种全数字化的单芯同轴电缆、高速、宽动态范围的双向数据传输系统,以代替传统的多芯电缆传输系统. 该系统通过一根单芯同轴电缆,可同时双向传输以下四种不同类型的信号. (1)水下载体接收到的多通道声数据、辅助传感器数据、载体水下状态信息、故障自检结果等.(2)控制水下载体姿态、工作方式和工作参数的遥控命令.(3)向水下载体传输高压电脉冲(5000V,

一种断续2PSK信号的相干接收方法

本文采用时域插入导频法,对断续2PSK信号进行相干接收,由TA7193单片集成电路完成载波解调,获得满意效果。该系统采用单芯同轴电缆进行时分多路传输,数据传输速率为3～6Mb/s,误码率低于10^(-7),传输距离大于1000m,可同时双向传输多种高速数据。

双基地声呐的性能与展望

本文介绍了收发分置的双基地声呐体制的工作原理、优越性能和应用前景。

TMS320C25双芯片模块构成的高速信号处理系统

为了解决声频信号的高速、实时信号处理,本文采用多块TMS320C25双芯片功能模块,与主机构成主从分布式系统,运算速度可达72MOPS,比通用微机运算速度提高约2-3个数量级,可同时实时处理多种声频信号。本文介绍了该系统的硬件结构、系统功能特点以及应用。

二次加权频域自适应时延估计算法与应用

时延估计问题在许多工程应用中具有重要的意义。本文提出了一种二次加权频域自适应时延估计模型,给出了二次加权频域SCOT和ML自适应时延估计算法,推导了二次加权频域SCOT自适应时延估计的方差。把该算法应用于对武装直升机的声测无源定位中,用实测直升机噪声数据进行了计算机仿真。结果表明,在低信噪比情况下,二次加权频域自适应时延估计具有更好的时延估计性能。

基于判决导引的水声信道混合盲均衡算法研究

提出了一种适用于正交幅度调制(QAM)信号的混合盲均衡算法,该算法在初始模式中分别对QAM信号的同相分量和正交分量进行均衡,利用方形环判决域对均衡器输出信号进行判决,当误码率降到足够低的水平时自动切换到判决导引最小均方误差算法。最后利用水声信道仿真模型,对该算法的性能进行了验证。结果表明:该算法性能稳健,收敛后均方误差小,有效降低了高速水声通信的误码率,提高了水声信道均衡的稳定性,且有良好的冷启动和重新启动能力。

一种能有效消除水声信道相位连续旋转的分数间隔盲均衡算法研究

针对信道均衡过程中的均衡器输出相位连续旋转问题,提出一种带有二阶数字锁相环的分数间隔超指数迭代盲均衡算法。该算法利用分数间隔超指数迭代算法加强对信道多途的抑制,利用二阶数字锁相环消除均衡器输出信号连续相位旋转,从而实现对原始发射信号的正确恢复。水池实验结果表明:该算法相对于常规盲均衡算法,收敛速度快,剩余均方误差小,能够有效地消除均衡器输出信号相位连续旋转,从而降低水声通信系统的误码率。

利用信号相位匹配原理的声源方位估计实验研究

为了验证信号相位匹配原理的正确性,利用自制的16元线列阵,在水库进行了声源定向实验研究。分析了信号相位匹配原理的方位估计性能,并与MUSIC方法和常规波束形成方法的方位估计结果进行了比较;实验表明:由该原理定向的指向性半功率点开角是常规波束形成方法半功率点歼角的1／4-1／7和MUSIC方法的1／2-1／3。利用船舶航行噪声的多目标定向仿真和高分辨方位估计仿真结果表明:信弓相位匹配原理方位估计算法用于多目标方位估计和高分辨方位估计是可行的。

一种混合常数模水声信道盲均衡新算法的研究

针对常数模算法(CMA)与符号误差常数模算法(SECMA)的不足,本文提出了一种新的混合常数模算法(CCMA),并将该算法应用于水声信道的盲均衡。通过判决条件对输出信号作判决,使得该算法的迭代过程在CMA和SECMA之间自动切换,其性能较SECMA稳健,运算量小于CMA,特别有利于水声信息的实时恢复。通过多种水声信道盲均衡算法的仿真实验,进一步验证了该算法的有效性。

一种维纳加权频域自适应时延估计算法

提出了一种基于频域自适应滤波的维纳加权时延估计算法。该算法首先实现了对输入信号的维纳自适应滤波预处理,然后在频域实现了自适应时延估计。该算法在将相位数据拟合时,做了一次加权处理,有效地改善了时延估计的精度和自适应收敛速度。最后用实测的直升机噪声数据进行了仿真,验证了新算法的有效性。

水中运动目标动态线谱增强算法研究

通常的基于短时自相关的自适应线谱增强器(SABALSE)主要缺点是:输入信噪比低时,抑制高斯噪声性能差。为了最大限度地克服SABALSE的缺点,我们充分利用高阶累积量抑制高斯噪声的性能和高阶累积量的不同更新算法,提出了基于四阶累积量不同切片的自适应动态线谱增强新算法,并对其原理、结构进行了剖析。用实测鱼雷线谱数据,对鱼雷与水听器处于不同方位时,水听器接收的线谱进行了动态仿真。结果表明:基于四阶累积量非对角切片的自适应动态线谱增强(NDSCBADLSE)算法抑制高斯噪声、增强动态线谱的能力强于基于对角切片的自适应动态线谱增强(DSCBADLSE)算法,且均强于SABALSE算法。因此,本文的算法可用于提高水下探测系统和水下武器系统对微弱信号的检测能力。

超指数判决反馈水声信道盲均衡算法实验研究

利用超指数算法收敛速度快的优点,对判决反馈盲均衡算法的前向权向量的迭代式进行了修正,提出了一种新的判决反馈盲均衡算法。该算法具有收敛速度快,跟踪性能好等特点。通过水池实验,获得了符合盲均衡算法统计特性的BPSK数据,对所提出的算法与自适应判决反馈均衡算法,常数模盲均衡算法等进行了对比分析。结果表明,该算法可以有效的降低误码率,且收敛速度要优于其他算法,可靠实现了对多途水声信道的均衡。

空气声被动定位的误差分析

本文讨论了空气中声被动定位系统的误差来源，给出了相应的误差公式，并分析了各种误差对测向及测距精度的影响，为确定和提高被动声定位系统的精度提供了有价值的参考数据．

一种新的多目标盲波束形成技术研究

该文提出了一种新的多目标盲波束形成算法。该方法在最小二乘恒模算法的基础上,通过对一种新的代价函数的最小化,来盲估计波束形成器的权矢量,从而完成对多目标的分离与定向。同时,采用一种改进的神经网络结构解决了最小二乘算法中矩阵求逆的运算,不但能有效提高运行速度,而且易于用硬件实时实现盲波束形成。仿真实验验证了该算法的有效性和正确性。

基于二级自适应滤波的水下目标动态谱线增强算法研究

为了从非高斯噪声环境中有效提取水下目标辐射的线谱信号,以提高水下探测系统检测水下目标的能力,提出了基于二级自适应滤波的水下目标动态谱线增强算法,该算法用基于高阶累积量能量幂函数变步长极性迭代的自适应谱线增强器作为第一级,用传统的自适应谱线增强器(ALE)作为第二级,实行串级联接。用输入信号的峭度定义了峭度信噪比,并用此分析了该算法的性能。用水下某目标辐射线谱的实测数据,对该算法的性能进行了仿真研究。结果表明:当环境噪声为瑞利噪声或混合噪声(包含均匀分布、瑞利分布和拉普拉斯分布的噪声成分)时,该算法与ALE算法相比,有良好的抑制抑高斯噪声或非高斯噪声、提高信噪比和跟踪时变信号的性能。

水下物理目标声反射器研究

以“柱的方法”为基础 ,建立了有限长充气柱壳目标声反射器的数学模型。根据该模型 ,研究了在频率为 5 0 0Hz～ 2 0kHz范围内 ,目标材料、柱壳厚度等因素对目标强度的影响。通过仿真研究 ,给出了水下被动目标声反射器设计的最佳参数 。