基于远场线阵的大型结构体声场重建技术研究

针对大型结构声场重建中需要大面积的测点布放的难题,首先,根据波叠加方法的声全息技术,结合声振耦合软件virtual.lab重建了圆柱壳模型在单频激励作用下的空间声场;然后,通过仿真分析了阵元数、空间位置、等效源形状等因素对重建精度的影响;最后,将波叠加法的计算结果与理论值进行了对比,二者结果一致,由此证明了基于水平线阵的大型结构体声场重建技术的可行性,而且其计算效率高、精度满足工程应用要求。

基于简正波和波叠加法的水下非自由声场重建技术仿真研究

为了解决大型结构体声场重建过程中需要大面积的测点布放难题,提出一种可利用水平直线阵进行声场重建的计算方法。该方法通过结构体表面振速确定直线和圆形虚拟源分布,然后利用波叠加法进行声场重建。在此基础上,通过插值迭代法提高少测点条件下的重建精度。提出基于简正波原理的波叠加技术,修正了浅海信道中能量分布的不均匀性对重建结果影响。从虚拟源形状、收发距离、信号频率、水深等方面分析了声场重建性能。理论及仿真结果表明,提出的声场重建方法在非自由场环境下简单有效,联合虚拟源分布对复杂结构体的适应性较强,为今后水下复杂结构体的声场重建工程应用提供了参考和依据。

磁性天线数字化全向图合成方案设计

为了解决磁天线接收信号存在盲区的问题,提出一种可以用希尔伯特滤波器来完成的宽带甚低频水下通信全向接收新方法,完成数字化全向接收的理论推导。在未知信号载波频率的条件下,可实现对信号进行宽带移向,从而完成磁性天线数字化全向合成。仿真结果表明,设计方案合理可行,可用于宽频带信号全向天线的数字化合成。

水下拖曳系统U型回转运动实验研究

为了更加便捷、高效地开展拖曳系统动力学研究,为水声测量技术提供准确有效的阵型位置,设计了一种小型水下拖曳系统动力学原理样机,并运用基于MapInfo软件的轨迹提取方法,在回转直径为0.50m条件下改变拖曳速度、拖缆长度,开展了拖曳系统U型回转运动实验。通过对实验数据的提取分析定义了拖缆回转弯曲参数,结果表明:当弯曲参数较大时,拖缆回转中轨迹弯曲明显,且受到拖曳速度变化影响较大;当弯曲参数较小时,拖缆回转中轨迹弯曲较弱,且受到拖曳速度变化影响较小。

低信噪比的水声稀疏信道估计算法

研究了水声多途稀疏信道的估计方法,在此基础上提出了低信噪比环境下,具有很好的延迟分辨能力的优化算法。所提出的信道估计算法(相干-POCS)基于最大似然估计—匹配滤波和凸优化算法,提高信噪比的同时,利用水声信道的稀疏特性和残余的方差约束条件进行信道估计。计算机仿真结果表明,在低信噪比的情况下,使用所提出的算法(相干-POCS)能够正确估计水声信道的多径衰落,其分辨率和性能都优于目前所使用的匹配追踪法和凸集投影算法,可用于远距离水声信道研究。

舰船回转运动中拖曳阵阵形定位技术研究

在拖曳阵的实际应用中,特别是拖曳阵的回转运动中,需要对阵列中水听器的位置进行准确的定位。本文提出基于特征值分解的阵形估计算法,利用拖曳阵中水听器接收到的信号,在参考声源方向未知的情况下,根据牛顿-高斯迭代计算得到阵列位置。仿真分析和消声室实验的结果表明,本文提出的方法可以在阵形初始误差较大的情况下,有效地减小阵元的位置误差,得到准确的阵列形状。

基于模态展开法的水下航行器辐射噪声远场预测方法研究

为了通过圆柱体表面离散声压或振速数据,实现对有限长圆柱壳体的辐射声场预测,提出“基于模态展开法的声场预测”算法。该算法将介质中有限长圆体的径向振动用轴向及周向模态表示,并建立各阶模态与全息面之间的传递函数矩阵,通过匹配全息面声压或振速来确定各阶模态系数;在此基础上,少量远场声压数据进行最小二乘意义下的参数匹配,获取最优的轴向及周向模态阶数,最终实现辐射声场的预测;通过点声源、圆柱体模型及船舶模型的数值仿真及消声室试验,验证了该方法的准确性和有效性。仿真及实验结果表明:与圆柱统计最优近场声全息方法相比,所提出的方法在全息孔径以外不会出现周期性虚像,适用于有限长圆柱体的辐射声场预测。

影响水下等离子体声源频谱特性的参数分析

水下声脉冲的频谱是影响水声传播的重要因素,低频声脉冲具有辐射性强的特点。通过对水下声脉冲信号建模仿真,分析了影响信号频谱的参数,得到信号参数与信号频谱的变化规律,并且分析了水下等离子体声源参数对声脉冲信号频谱的影响,为今后水下等离子体声源的研制提供了参考。

电极对天线增大通信距离的方法研究

首先分析了水下电流场通信的原理,给出了电极对天线接收信号电压的表达式。针对水下通信距离近的问题提出了增加通信距离的方法,包括定向天线法、介质盘法和改变传感器的形状。根据以上方法的要求制作了不同类型的电极对天线,并在实验池中对上述方法进行试验测试分析,测试结果验证了以上方法的可行性。

基于FPGA的水下声脉冲通信PPM系统设计

在水下通信领域,由于物理场的限制,以声波作为载体的水声通信是解决水下远距离信息传输的唯一方法。水下声脉冲通信的发展对调制技术提出了更高的要求,脉冲位置调制(PPM)有较高的平功率利用率和传输速率,能够很好地满足实际需求。该设计介绍了脉冲位置调制的原理,详细阐述了脉冲位置调制解调设计方法并基于FPGA对PPM调制解调进行了设计,并用Quartus软件进行时序仿真,验证了设计的正确性。

如何摆脱“社恐”

当下,“社恐”(社交恐惧)已经成为一个流行词。许多年轻人给自己贴上“社恐”的标签,以表达自己在社交场合会感到不适的特质。那么,“社恐”是否真的是一种疾病?是否需要药物治疗?

基于拖曳阵的本船辐射声场重建技术研究

针对传统水下辐射噪声测量方式的不足,提出了利用船舶自带拖曳阵回转的方式,根据波叠加方法进行本船辐射声场重建.该方法首先根据分段受力分析法获得回转过程中船舶与拖曳阵空间位置关系,然后通过拖曳阵接收的自噪声进行声场重建.通过仿真分析频率、空间位置、回转半径等因素对重建精度的影响.针对拖曳回转存在盲区的问题,提出声压-振速联合重建声场,实现全方位的本船辐射声场重建.将波叠加法的计算结果与virtual.lab计算的理论值进行对比,证明了基于拖曳阵的本船辐射声场重建技术的可行性,该方法计算效率高,计算精度满足工程应用要求.

海浪对水下航行器漂浮电缆收信性能的影响分析

分析了漂浮电缆受力情况,给出了平静海面下的接收信号表达式,得到了信号电压与电场强度的近似关系式。分析了海浪对漂浮电缆的影响,建立了海浪下的漂浮电缆模型,推导出水下航行器的拖带速度和线缆深度的关系,并且推导了海浪下漂浮电缆的接收信号表达式,得到了信号电压与电场强度的近似关系式,从而为水下航行器漂浮电缆收信性能的计算与应用提供了参考。