主动声纳检测技术的回顾与展望

由于低噪声隐身型潜艇的出现,声纳技术面临着激烈的挑战,低频主动声纳及其信号检测技术成为水声领域的研究热点之一。但是浅海的工作环境对主动探测相当不利,如何利用信道和背景干扰的特点,改进检测性能是研究的重点。模基处理、广义匹配滤波、混响消除、组合信号和波形融合处理、DLCT一体化处理等等技术在不同的方面能发挥一定的改进作用。对这些主动声纳检测技术的回顾与梳理,将为开展该领域研究工作提供一些有益的参考。随着人们对海洋环境理解的深入以及更准确、稳健性更好的水声模型建立,各种模基检测算法将被逐步应用到工程中。在此之前,诸如RCI/SRC这类介于模基和非模基之间的检测方法,由于其具有良好的稳健性、可移植性以及优于常规检测方法等优点,有望率先在工程中获得应用。同时,这些方法的组合应用,比如组合信号与波形融合、SRC/RCI相结合等,也就有较强的现实可操作性。

声纳信号抗混响能力和声兼容性分析

作为主动声纳系统设计的三大要素之一.主动声纳波形设计在主动声纳系统设计中占有重要的地位。主动声纳信号波形不仅决定了接收信号的处理方式,还直接影响到系统的分辨率、测量精度、抗干扰能力以及目标跟踪性能等各个方面。利用信号的Q函数和互模糊度函数,研究信号的抗互相能力和声兼容性能。并通过实际的海试数据分析,验证了这种分析方法的可行性、有效性和正确性。

虚拟阵列的四阶MUSIC算法研究

研究一种基于四阶累积量的虚拟阵列扩展技术,以扩大阵列的处理孔径和空间自由度,提高方位估计性能.由于累积量域导向矢量的冗余项可等效为特定位置处假想阵元(虚拟阵元)的响应,因而利用高阶累积量可虚拟扩展阵列孔径,利用四阶累积量与二阶统计量的转换关系,对具有等效阵元互相关的累积量作合并平均处理,可得到虚拟扩展阵列的协方差矩阵,对虚拟协方差矩阵采用MUSIC算法作方位估计.数值分析和湖试处理结果表明,虚拟阵MUSIC算法能有效提高分辨率,减小方位估计方差,并能提高空间有色高斯噪声下的性能和稳健性.

梳状谱信号多拷贝快速匹配/相关检测技术

在主动声纳信号波形中,梳状谱信号如调频脉冲传信号(PTFM)和正弦调频信号(SFM)等,因为其优良的抗混响以及速度分辨能力越来越受到人们的重视。然而,由于这类信号的多普勒容限很小,必须采用相当数量的拷贝才能够充分发挥其性能。常规的匹配/相关技术实现多拷贝检测需要的计算量过大,工程上实现难度极大,从而限制了它们在实际工程中的应用。本文充分利用梳状谱信号匹配/相关输出的多峰结构和Parseval定理,提出了一种新的梳状谱信号检测方法以及相应的多拷贝快速算法,并通过实际湖试数据对这种检测方法的正确性进行了验证。该算法同时实现了梳状谱信号匹配滤波/相关输出端多峰的能量累积,有利于检测器输出信噪比的提高以及声纳系统整体性能的改善。

PCI混响消除算法的理论和实现方法

就工作在混响限制区域的主动声纳而言,混响成为限制声纳性能发挥的主要因素之一.如何有效地抑制混响或对混响进行弱化处理,对于提高主动声纳的目标检测能力具有十分重要的理论和实际意义.采用基于信号子空间理论,即主元求逆算法(PCI)的混响估计方法,实现了混响限制区域混响和信号的分离,并提出了一个混响子空间定阶方法.实际海试数据处理结果表明,该方法可以有效的剔除接收信号中的混响,有利于改善系统在混响限制条件下的检测能力.

计及空气介质的水下拖曳系统运动模型及其数值计算

为进一步提高水下拖曳系统运动仿真的准确性,本文建立了计及空气介质的拖曳系统运动模型,并提出了改进的有限差分方法来保证数值计算时的稳定性。仿真和试验表明,考虑空气介质后将进一步改善拖曳张力和缆形的计算精度,以及提高对双拖安全性分析的准确性。

基于方向向量Fourier级数近似的近场波束形成快速算法

研究了一种近场距离/方位聚焦波束形成快速算法,离线计算每个搜索距离处的阵列方向向量,利用方向向量关于方位角的周期性,将方向向量的每个分量用有限项Fourier级数近似,从而搜索距离处的角度谱可以用FFT快速实现,无需在每个距离/方位栅格上计算时延和相位补偿,有效减小了计算量和存储量。数值分析结果表明,该算法性能接近理想的近场波束形成。

多地址声呐系统概述

本文介绍了多地址声呐系统的工作原理和声呐方程,提出了实用的系统配置方案,并对其性能作了概要的分析,评述了研究方向和发展前景。

宽容性体积阵优化波束形成

为适应低频吊放声纳的发展,具有收扩功能的体积阵作为一种重要的水听器基阵结构形式得到了广泛的应用.体积阵的波束形成也受到越来越多的关注,一般利用自适应的方法对体积阵进行波束形成权系数设计.实际应用中由于基阵结构杂乱散射、反射的影响,阵列响应向量存在一定的误差.为保证系统的正常工作,权系数的宽容性格外重要.利用最差情况性能最优化的思想对权系数进行优化,通过实验验证了这种优化的有效性,大大提高了权系数的宽容性,改善了系统工作性能.

主动声纳混响模拟及性能分析

根据混响的统计特性和信号的谱特性,对主动声纳典型信号的混响进行仿真,结合试验数据对仿真结果进行对比检验,并结合不同的信号检测方法,用仿真数据与海试实录数据进行抑制混响的能力分析,证明提出的混响仿真方法对主动声纳设计的实用性。

水声网络探测节点的一种运动目标参数估计算法

文章提出了一种水声网络探测节点的运动目标参数估计方法,即基于模型匹配原理的估计算法。给出了算法的原理和仿真分析。

声呐浮标技术及其发展方向

简要介绍了声呐浮标系统和声呐浮标采用的技术和工作原理,结合当今先进的声呐浮标典型产品,分析了在新的使用环境背景下声呐浮标技术的主要发展方向。

海洋水声监视技术

本文介绍了国外海洋水声监视技术的应用和发展情况，评述了声呐网络化发展趋势中的若干关键技术，提出了适合我国国情的技术开发思路。

航空声纳评述和展望

本文从潜艇的进步对声纳的影响出发,对现代航空水声探测设备的最新成就及发展趋向作了评述和展望。

方位和频率两维高分辨分析实验研究

本文介绍了运用分维的特征子空间方法联合估计声呐目标的方位和频率信息的新方法。计算机模拟和湖上试验验证了该方法的合理性及其高分辨性能。

指导学生自拟复习题

指导和帮助学生自拟复习题是搞好复习的一个行之有效的方法。学生拟题的过程,实际上就是学生复习知识的过程。在这一过程中,学生学习的主动性和积极性被充分调动起来了,参与率相当高。具体方法是:(1)教师提出复习的内容和要求;(2)学生确定习题的内容和形式;(3)学生认真复习有关教材,思考知识间的相互联系,有目的地翻阅一些课本外的数学读物,搜集资料;(4)每个学生都拟定一份题目;(5)小组交流。

水面舰艇声呐新技术评述

本文概述了当前水面舰艇声呐技术的发展状况和特点,对主要的关健技术进行了分析和评述。

一种新的被动融合定位方法

提出了一种通过综合多部声呐信息实现被动高精度定位的新算法。该算法通过使用高精度DOA估计结果,并对多阵三角定位后形成的初估值空间区域进行峰值搜索,提高了被动定位的精度。仿真试验表明:算法定位迅速,且精度较常规方法有了较大提高,适用于对较近距离的目标进行精确定位。

国外海空联合水下战装备技术研究

介绍了国外海空联合作战概念的发展概况,重点对国外海空联合水下战的模式和探测装备技术的发展趋势进行了初步的分析。

DOA和频率的快速高精度估计

本文提出了一种把自适应特征分解算法和最大似然估计算法联合运用的DOA和频率的快速高精度估计算法。理论分析、计算机模拟、湖上实验和硬件实现都表明了本算法对于单色平面波信号具有结构简单、估值精确、运算量少、跟踪性好等优点。