一种超短基线阵定位算法应用分析

分析了一种多元阵超短基线阵水声定位几何算法,对多元阵声学定位算法与传统正交四元阵算法做分析对比,并与常见阵型的定位精度作比较。仿真结果表明,在阵元条件等一致的情况下,五元均匀圆阵精度最高,复杂度也最大,四元三维正交阵、四元平面正交阵,精度依次降低,复杂度也依次降低。对超短基线定位系统优化阵型、提高超短基线定位精度有借鉴意义。

蛙人探测系统目标强度测试能力验证试验研究

为验证蛙人探测系统测试目标强度的能力,应用该系统在湖上测试一个目标强度理论值为-20 dB的标准球体,测试结果与理论仿真结果吻合较好,证明了应用该系统测试目标强度低至-20 dB的目标是可行的。同时,进行了测试试验方法和蛙人探测系统设计方面的研究。

一种曲伸式DFB光纤激光水听器探头的研究

为了提高DFB（分布反馈式）光纤激光水听器的声压灵敏度，改善其动态特性，设计了一种曲伸式DFB光纤激光水听器探头结构。该结构在保持激光器原有优点的同时，通过增大声压作用面积并将压力转化为对激光腔的轴向应变，有效地实现了声压增敏，同时通过机械结构改善了水听器的动态特性。利用有限元软件ANSYS对该结构进行了优化设计，加工制作了各构件并对DFB光纤激光器进行了封装，制作出长度约80mm、直径仅6mm的水听器原型样品并进行了实验研究。实验结果表明，采取该种形式的结构对DFB光纤激光器进行封装后，探头的声压灵敏度提高了约17．5dB，在500～1500Hz频率范围内具有较平坦的灵敏度响应。

超短基线系统定位精度改进方法

超短基线是一种常用的水声定位技术,与其它基线相比,超短基线定位系统基线基阵尺寸小,易于安装。由于在远距离误差发散快,超短基线作用距离不远,其远距离定位精度也不高。为了满足深海作业需要,提高超短基线远距离的定位精度,提出改进超短基线定位精度的两种方法,一种方法是通过改进基阵阵形,从而加大基阵孔径提高定位精度;另一种是通过使用宽带信号测向,采用相关峰内插时延估计的方法。经计算机仿真,通过两种方法改进后的超短基线系统定位精度都得到不同程度的提高。

一种适用于长基线水声定位系统的声线修正方法

在水声定位系统中,由于水下沿深度方向存在声速梯度,致使声线发生弯曲.为保证较高的定位精度,必须进行声线修正.提出了一种适用于长基线水声定位系统声线修正的迭代方法,所作的湖上试验研究表明,用此方法进行声线修正效果明显.此方法原则上可适用于其他类型定位系统.

基于双基地声纳的港口航道水深实时监测系统

针对部分港口航道航程较长、宽度狭窄、水深受限、淤积严重等特点,研制了一套基于双基地声纳实现港口航道水深实时监测的实用化系统。该系统采用1对收发分置的高频、小波束开角换能器实现声信号的发射与接收,利用GPS同步技术实现声纳发射单元和接收单元的同步工作,采用单片机与FPGA相结合的电路设计方案实现对水声信号的延时采集与处理。声纳发射单元和声接收单元分别安装在航道的两侧,不影响航道船舶的正常航行。海上定深监测和变深监测实验结果表明该系统稳定可靠,实时性好,尤其对狭窄航道的水深实时监测具有很高的应用价值。

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。

复合基神经网络在水声目标分类识别中的应用

本文根据不同神经网络的分类特点，提出将径向基函数网络和多层感知器网络复合构成复合基网络，用于水声信号的分类识别。试验表明，该网络的分类能力及对未训练目标的适应性优于ＢＰ网和ＲＢＦ网。

水浸聚焦探头声束轴线声场的编程计算

运用菲涅尔环带法,建立了计算水浸聚焦探头声束轴线上的声压分布的数学模型.按照这一数学模型编程计算的声束轴线上的声压分布规律与实测结果相符合.

基于PLC的水听器回转扫描控制系统的设计及实现

基于PLC的网络控制系统因其良好的性能已经得到了广泛应用.为了实现控制系统远程操作的要求,采用网络控制和PLC相结合的方式,设计和实现了具有网络控制功能的水听器回转扫描控制系统,并详述了其系统组成及软件设计流程.

海底钴结壳采矿车微地形导向声纳探测的圆形阵设计

为解决海底钴结壳采矿车微地形导向探测性能差且不能检测同时到达的不同方向回波问题,提出构造声纳圆形平面阵以增强水平和垂直分辨率,设计新的均匀圆阵并在Fourier变换的框架下提出圆阵波束形成的快速算法,以提高探测系统的实时性。研究结果表明:圆形阵具有好的指向性,主波束比旁瓣高约5.5dB;在水底存在较强干扰的情况下,圆阵(14阵元)对于水底多结壳凸起目标仍具有较好的方向到达角分辨率,在不同的仰角(0·,-36·,-54·,72·)下对11处模拟钴结壳凸起物可实现准确定位。

基于仿生水听器的回声测距方法

受鱼类侧线结构的启发,设计了一种双T型结构的MEMS芯片。对该结构的核心元件T型梁进行最大应力与谐振频率分析,确定梁参数和压敏电阻的位置及其大小、尺寸。通过信号提取电路,对接收到的微弱电压变化信号值放大滤波后进行回波测距实验。测试结果得出:所设计的水听器可对水下障碍物进行距离探测,并实时LCD显示。

基于单矢量水听器的水声目标探测系统

针对水下滑翔机、剖面浮标等小型水下无人平台尺寸小、速度低、负载能力弱的特点,研发了一种小体积、低功耗的水声目标探测系统。采用单个大深度复合同振式矢量水听器作为声学传感器;采用DSP+FPGA+EMMC架构搭建水声信号处理系统的硬件平台;使用航姿测量传感器得到系统的实时姿态欧拉角,实现了一种单矢量水听器动平台加窗直方图统计算法来求得目标相对真北的估计方位。将该系统搭载在水下滑翔机上进行海上试验,试验结果证明该系统能够在1 000 m深度稳定工作,对航速14 kn(1 kn≈0.514 4 m/s)的水面航船的探测距离可达14.4 km,表明其适合应用在小型水下无人平台上执行水声目标探测任务。

基于PIC16C74的深海声纳式高度计设计

深海声纳式高度计是装备在深海探测设备上的回声测深装置。本文在对声纳测距原理及水声换能器参数进行研究分析的基础上,提出并设计了基于PIC16C74处理器芯片的传感器电路系统。该系统配合深海探测设备的水下嵌入式系统,可实时探测设备距海底高度。系统的陆地水池试验给出了良好的结果。

拖曳线列阵管中校准方法研究

本文阐述了一种在长管中校准拖曳线列阵或其阵元组的方法，这种方法通过在线列阵上形成一个等效于其接收到一个任意角度入射的自由场平面坡时的声场分布来校准线列阵的复数灵敏度和远场指向性。在阐述了这种校准方法的基本原理以后。通过建立理论模型，用计算机模拟研究了该方法的可行性及校准声场偏差与各种参数之间的关系，并对其结论进行了实验验证。实验线列阵的方向性和灵敏度的测量结果表明，在低频情况下该方法是校准长线列阵的有效方法。

高分辨图像声纳预成多波束的指向性湖上测量方法

声纳系统的指向性是保证设备完成预定功能的重要指标,在湖上实地测量系统的指向性有很大困难,尤其对于窄波束系统的指向性,则根本无法测量.为此,在分析了湖的实际状况和设备所具有的潜力后,提出了一种行之有效的指向性测量方法,即利用数据采集系统,及距离门控制实现波束测量的方法.该方法不但解决了因湖水的流动、声源与接收基阵之间的位置不断发生相对运动造成波束测量困难的问题,同时也大大提高了测量效率.

一种新型多功能便携式听漏仪

听漏仪是供水管网检漏的重要仪器。介绍了一种基于ATMEG8535微处理器的多通道多功能便携式听漏仪。它由基于压电陶瓷的高精度拾音器、前级放大电路实现声电转换;由ATMEG8535微处理器控制多路带通滤波器、精密检波器、AD转换器实现频谱分析,并具有频谱模式、选频模式和混频模式3种功能。实践表明,所研制的听漏仪能有效地检测供水管线的漏损。

实验室模拟海水结冰装置与试验

研究海冰的声学探测技术需要实际海冰和低温环境。介绍了设计制造模拟海水结冰的试验装置的方法。采用人工制冷技术在实验室环境下实现了封闭容器里海水表面冻结一定厚度的海冰。试验结果表明 ,将容器中接近冰点的海水持续冻结 32 h后 ,海冰的厚度达到 2 0 cm。对容器里的海冰进行了声波信号探测冰水界面的试验 。

漏水探测仪的设计及实现

文中论述了地下供水管道探测仪的设计思想、电路组成、软件设计 .介绍了可编程通用有源滤波器 MAX2 6 0、液晶显示模块 TMDMG1 2 86

水声定位基站分布及目标高度对精度的影响

为解决某些水声物体在运动中瞬时空间位置的测定问题,提出了利用靶船布阵并通过测定冲击波掠过各阵元的时差确定瞬时位置的方法。提出了一种利用时差进行水声目标定位的算法,对所提出的算法模型进行了计算机仿真,仿真结果证明了该算法的正确性及实用性。