基于虚拟仪器技术的船舶电场仿真与信号生成研究

水下电场半实物模拟是研究船舶水下电场特性、验证水下电场感知装置性能和特征检测算法效果的重要手段。本文围绕电场半实物模拟需求,将电场数学模型与虚拟仪器技术相结合,基于LabVIEW平台开发了一套船舶电场模拟装置,可将船舶数学模型仿真信号转化为可被物理感知的电压信号。将船舶电场等效为水平电偶极子模型,基于LabVIEW语言开发测控软件界面,底层调用偶极子电场模型动态链接库文件实现电场信号的数值计算,利用数值信号驱动24位D/A卡产生模拟电压信号,实现船舶电场信号的物理生成。经实验验证,船舶电场模拟装置可实现典型海洋环境下运动船舶电场信号的物理输出,输出信号曲线与模型计算曲线吻合,可为船舶电场测试以及相关算法验证等提供信号输入。

水下电场测量技术研究综述

水下电场具有场源复杂、动态范围大、频带宽的特征,高精度观测难度大,对观测方式、测量传感器、仪器装备和信号处理方法均提出了较高要求。水下电场测量技术广泛应用于水下目标探测、地球物理勘探、深部地质构造研究和物理海洋等多个学科领域。文中简要回顾了水下电场测量技术发展历程;总结了国内外研究现状;归纳了水下电场测量技术研究中的关键问题与难点;综述了水下电场测量技术相关设备、平台和信号处理方法;分别列举了在水下目标探测、地球物理勘探、深部地质构造研究和物理海洋观测等多个学科领域代表性的应用案例;分析了当前水下测量技术存在的问题与不足;在此基础上展望了技术发展前景,提出了部分建设性建议。

核电水域安全防范系统建设与应用研究

本文围绕核电水域平台周界安防的技术需求,以核电站防区范围内的水上船只目标构建核电水域安全防范系统,该系统对于低速、航向异常或者停留的水面船只目标,可以快速进行身份判别并加以警告驱离,并设计了一套基于现代化设备的目标检测跟踪算法,实现了对水面航行目标的跟踪检测与分类识别。此外,核电水域安全防范系统能够满足与其他安保系统进行信息交换的要求,共享相应的警情信息,并可以满足系统后期扩展的使用需求。

舰船壳体结构噪声分离技术研究——非线性频谱特征及特征谱分离策略

为分离舰船壳体结构非线性系统的结构噪声,考虑其非线性及响应谱特征,将其理想成纯输入非线性系统,采用Volterra级数模型计算其广义频响函数,获得非线性频谱特征,提出非线性系统噪声源分析策略,并进行数值仿真和试验研究,其结果表明:非线性频谱特征合理存在;提出的非线性系统噪声源分析策略合理有效,可实现系统激励源和广义频响函数的参数估计。非线性频谱特征及提出的非线性系统噪声源分析策略,为深入开展舰船壳体结构噪声的非线性特征识别及其特征谱分离研究提供基础。

船舶水下噪声测量系统数字传输技术的研究

数字通信技术是未来信息传输的发展方向。我国目前所用的船舶水下噪声测量系统的数据传输主要采用模拟传输技术,存在较多弊端。本文所介绍的是采用数字通信技术实现船舶水下噪声测量的数据传输。主要是采用RS-485总线标准作为接口技术,以半双工的通信方式,通过一根同轴电缆作为数据和电源信号同步传输的介质,实现了水下长距离、高速率的数据传输。

基于UUV的水下目标非声探测技术研究综述

无人水下航行器(UUV)是一种无人驾驶,通过遥控或自动控制在水下航行的航行体,具有自主性、低风险性、隐蔽性、可部署性和环境适应性的特点,具有重要的军事价值。UUV以潜艇或水面舰为支援平台能够长时间在水下自主远程航行,并且可作为多种传感器的搭载平台,可应用于探扫雷、海洋监视侦察、潜艇探测、水下障碍物搜索定位以及通信导航等多个领域。随着以水下电场传感器、磁场传感器为代表的非声探测传感器技术和信息处理技术的发展,利用UUV平台搭载电磁传感器对水下目标进行探测、定位和识别已经受到国内外高度重视,具有广泛的应用前景。本文将首先对国内外典型UUV进行介绍,在此基础上阐述UUV水下电磁探测的基本原理,介绍UUV水下电磁探测的国内外发展趋势,最后对UUV水下电磁探测应用前景进行展望和分析。

对抗条件下浮标基水声定位技术研究

浮标基定位系统利用水声侦察信号对待测目标进行定位时,时延测量精度是系统定位精度的关键因素。在非水声对抗条件下,传统的信号检测手段与分群开窗相结合的方法可以准确测得直达声信号时延并对待测目标精确定位,但在水声对抗情况下,由于对抗器材模拟回波的存在,传统方法的定位精度下降,甚至不能正确定位。针对这种情况,本文提出了一种基于时延匹配及信号多普勒的侦察信号辨识方法。理论分析与仿真结果证明,该方法有效可行。

激光窃听技术在水声信号检测中的应用研究

讨论了用激光波束检测水下声信号的原理,介绍了根据这一原理开发的检测设备。用该设备进行的实验验证了水下声信号造成的界面微扰导致了由水表面反射的激光波束光通量的变化这一检测原理,并表明基于此原理的探测是可行的。

基于无线遥测的轴功率测试技术研究与应用

舰船动力系统性能监测越来越受到军-厂-所等多级单位的重视,作为动力系统的重要参数,轴功率的实时监测和便携式测量尤为关键。针对我国现役舰船动力系统种类繁多、推进系统轴径尺寸和转速范围跨度大的特点,选取基于无线遥测的轴功率测试方法,并通过实验室台架模型进行验证,该方法可实现轴径在5 mm^1 000 mm、转速在30 r/min^30 000 r/min的机械设备和动力系统的轴功率测量,可有效支撑舰船动力性能监测和评估。

中小研究所的研发项目质量管理改进方案探讨

本文结合中小研究所在项目质量管理的实际工作中存在的问题,从需求识别、物资采购和绩效考核等方面给出了解决方案。对中小研究所而言,研发项目是其主营业务,但是针对研发项目质量管理许多单位的管理存在着一定的问题,为了从实际工作的角度出发,本文拟从需求识别、物资采购和绩效考核等方面探讨出适合中小研究所的研发项目质量管理的改进方案。

极低频水下磁场特性研究与应用分析

极低频水下磁场主要源于舰船桨轴旋转等因素,在海洋环境中具有线谱特征明显、传播距离远、与船舶运动特征关联性强的特点,可作为非声探测的特征信源。研究极低频水下磁场模型、传播与空间分布特性,对推动极低频磁场探测应用具有重要价值。轴频磁场是极低频水下磁场的重要组成部分,文中重点分析了轴频磁场产生机理,建立了腐蚀电流内调制轴频磁场时谐偶极子模型,仿真计算了轴频磁场在海洋环境中的传播特性和空间分布特性,初步给出了轴频磁场衰减规律,通过可控模拟源海上试验对建立的偶极子模型进行了验证。研究结果表明:水平时谐电偶极子产生的轴频磁场在海底平面上横向分量能量最大,垂直分量次之,纵向分量最小,同时轴频磁场具有一定的指向性分布,综合利用水平分量和垂直分量进行探测可有效弥补单一分量探测盲区;浅水环境中水平时谐电偶极子产生的轴频磁场存在多路径传播特性,在近区以直达波和反射波为主,在远区则以海面直达波为主;轴频磁场频率特性与船舶的转速、桨叶数相关联,可作为目标辨识的有效特征。上述结论可为极低频磁场探测识别提供支撑。

水声单载波扩频均衡技术研究

针对水声通信系统信道多径干扰带来的码间串扰问题,本文从均衡技术的原理出发,以单载波水声扩频通信系统为载体,分析通过选取恰当的均衡器抑制单载波水声信道的频率选择性衰落,从而提升通信接收质量。运用Matlab仿真比较频域均衡中BPSK,QPSK两种方式下的调制信号,并对线性均衡的ZF均衡(迫零均衡)与MMSE均衡(最小均方误差均衡)星座图进行了比较。结果表明:2种调制方式下,ZF与MMSE均衡都能降低系统输出信噪比,但MMSE均衡较ZF均衡的效果更好。最后,通过水池实验验证算法的可行性。得出结论:系统的通信速率与通信带宽正相关,但通信的正确率会因信道多径干扰而降低;合适的均衡技术可以产生与信道相反的特性来修正误差、消除码间串扰,最终获取正确的判决结果。

声呐员回声训练环境仿真技术研究

近年来,随着水下目标声特性测试技术及测试需求的提高,测得了大量的宝贵数据。如何建立完善的水下目标声特性数据库并充分利用这些数据,使之服务于水下战场成为当务之急。声呐员是舰船、潜艇上的"千里眼"、"顺风耳",对海军作战具有很重要的作用。基于水下目标声散射特性数据库的声呐员训练环境仿真是以方便声呐员基地训练为目的,把水下目标声散射特性数据充分应用于声呐员的回声训练。仿真结果能够很好地模拟真实数据,为声呐员在基地训练提供服务。本文介绍了数据库设计以及基于此数据库的声呐员训练环境仿真。

单矢量传感器对声源的定位技术研究

随着潜艇减震降噪技术的不断发展,运用单矢量传感器对声源进行定向技术研究已成为一个发展趋势。本文首先说明矢量传感器由于振速分量具有偶极子指向性,为定向技术研究提供理论基础。随后,阐述三种基本的定向理论,并对其进行仿真研究,证明互谱声强法在声源定位中的优越性。

一种基于直流电站的变速发电技术研究

本文分析了直流电站变速发电系统的组成配置,对变速发电系统进行理论分析,对变速发电控制策略进行研究论证,提出了功率分配和转速调节的控制方法,并通过仿真验证了提出的控制策略的可行性。

基于理想点法的UUV集群通信性能评估方法研究

UUV集群性能准确的评估对于UUV集群的选择和优化具有重要意义。通信性能是UUV集群重要的性能之一,UUV集群作业的各个环节都发生着信息的传递,通信质量直接影响整个UUV集群性能。通过研究UUV集群通信性能评估方法,建立了通信性能评估指标体系,确定了各指标参数获取方法,并用相对比较法计算了各评估指标的权重系数,在此基础上基于理想点法对5型UUV集群的通信性能进行评估,评估结果表明该方法计算速度快,区分度明显。

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。

非合作水声通信辐射源个体识别初探

辐射源个体识别是非合作水声通信信号调制样式识别之后进一步获取对方通信设备固有信息的重要途径。为解决海洋信道中非合作水声通信辐射源个体识别的难题,文章对水声通信发射机性能差异进行分析,重点对水声发射机根升余弦滚降滤波器的非线性进行描述,并针对非合作水声通信信号先验信息缺失且信号具有循环平稳性的特点,提出了一种利用循环谱等值线图区分不同辐射源的个体识别方法。以二进制相移键控信号为例,进行不同滚降因子条件下循环谱特征的仿真分析。研究结果验证了当信噪比不小于3 dB时文中所提辐射源个体识别方法的可行性。

感知线性预测在水下目标分类中的应用研究

提出了基于感知线性预测(PLP)的模仿人耳听觉特性来提取水声信号鲁棒特征的方法。运用听觉心理学的三个概念: (1)临界带谱分析、(2)等响度曲线、(3)强度响度听觉幂率,形成估计听觉谱的方法,可获得一个12阶全极点模型的鲁棒特征矢量。运用这一特征矢量进行训练和识别的实验结果表明:(1)在不同的频率段内,人耳对6类目标辐射噪声信号敏感程度是不同的。(2)提取的基于听觉感知水下目标特征具有鲁棒性。(3)通过此方法提取的特征维数较低,运算速度快,识别的正确率比以往有所提高。

声图测量及定位海试研究

声图测量技术是一种高精度的近场被动定位技术,可以测量平台辐射源分布声像,确定目标辐射亮点的位置。进行了声图测量海试,并通过处理和分析海试数据,验证了该技术的可行性和实用性。研究结果表明:基于45 m长的10元等距线阵,该定位技术至少在200 m内可达到米级的测量精度,且该测量方法十分稳健;在近场,普通船舶在高频(2～10 kHz)仍可以被看作是单亮点的,双体船双桨同时工作时是双亮点的。