基于声强向量法和声压梯度法的水中目标定向

本文论述了适合于水雷引信的基于声强向量法和声压梯度法对水中目标的特定部位 ,特别是辐射低频线谱分量的主机和辅机部位定向的方法 ,并对它们的定向原理以及在海洋环境噪声干扰场情况下的误差特性进行了分析。

基于声强向量法的体积目标被动跟踪和尺度估计

根据体积目标的几个特定部位的辐射噪声特性的不同，应用声强向量方法对它们进行观测，然后，应用卡尔曼滤波器对它们进行跟踪，并实现目标纵向尺度的估计。仿真结果表明：本文方法能在理想模型条件下实现体积目标的各个特定部位的良好跟踪并能完成目标纵向尺度的估计；即使在某一部位不可观测的条件下，该方法也可较好地实现对各个部位的跟踪和目标纵向尺度的估计。

声强向量法与时延估计法共用同一基阵实现舰船体积目标定向

提出一种非典型形式的声强向量阵—不等间距的空间十字阵,它由空间正交、间距可调的4个声基元组成,便于工程应用;并提出在同一个空间十字阵上联合使用声强向量法和时延估计法对舰船体积目标3亮点部位定向的方法。舰船中部、中后部辐射的低频声源用声强向量法定向;尾部辐射的高频声源用时延估计法定向,共用同一基阵。利用实测的舰船辐射噪声数据进行了计算机仿真以及在半消声室中进行了定向实验,实验结果证明:该方法对体积目标各部位的定向精度达到工程应用的要求,能够对这3个部位进行有效的分辨。

三轴四元非典型声强向量阵对低频声源全空间定向的理论与实验研究

该文提出了应用3轴4元非典型声强向量阵在小尺度平台上对低频声源全空间定向的方法。该方法用四只传感器测量声强向量的3个正交分量,根据3个分量的几何关系来解出目标的方位。文中基于声信号的空间互谱分析,给出了声强向量阵的定向原理,并系统分析了其定向误差,包括有限差分误差、通道失配误差和环境噪声引起的误差。半消声室实验结果表明,在校正系统误差后,尺度为0.1m的非典型声强向量阵在各向同性噪声中的定向误差在1°左右,证实了该方法是可行的。

七元非典型声强向量阵对舰船的被动定向和尺度估计

该文提出了利用七元非典型声强向量阵对舰船体积目标3亮点部位定向和定位的方法。基阵的7个阵元都可以布放在水下探测平台表面,并且阵元间的间距可以根据平台尺寸进行调整,便于工程应用。舰船体积目标中部、中后部辐射的低频声源用声强向量法定向,舰船尾部辐射的高频声源用传统的时延估计法定向,两种方法可以在同一基阵上实现。利用实测舰船辐射噪声数据进行了计算机仿真。仿真结果表明:该方法能够实现舰船目标3亮点部位的高精度定向,在信噪比10dB时,定向误差在2°以内。并且在探测平台深度已知的情况下,利用定向的结果能够对舰船目标进行尺度估计,估计精度小于船长的10%。

声强向量阵的波束形成与检测原理研究

提出了基于声强向量阵的信号检测方法,分析了基于声压的常规与最优(超增益)波束形成的阵增益与指向性。基于互谱声强测量方法分析了声强向量阵在各向同性噪声中对声信号的检测与定向原理,得出了它相对于声压检测的时空增益。理论分析、计算机仿真和实验均表明了超增益波束形成与声强检测方法的有效性,且声强检测方法的运算量小,性能更为稳健。

基于声强向量法的体积目标定向和缩比实验研究

该文提出和研究了利用小型的菱形声强向量阵进行舰船目标三亮点部位的定向和定位。仿真结果表明了所用方法的正确性。在半消声室中应用自行设计的一套实验装置对体积目标进行了缩比定向实验,实验结果与仿真结果是一致的。

非典型声强向量阵对体积目标定向的基阵共用技术研究

舰船在近距离上应视为体积目标,提出利用非典型声强向量阵对体积目标各部位定向的基阵共用技术。体积目标中部、中后部辐射的低频声源用声强度向量法定向,尾部的高频声源用自适应有限冲击响应(FIR)高精度时延估计法定向,共用同一小尺度基阵。为验证此方案,在半消声室进行了非典型声强向量阵的定向实验,用3个扬声器模拟体积目标3个不同部位的声源。实验结果表明:对这3个部位的定向可取得满意的精度,且这3个不同部位可分。本项研究为在小尺度平台上同时实现对舰船三辐射声亮点的定向开辟了途径。

声强向量法对声源定向的理论和实验研究

文章应用的双传声器声强探头CM 2 0 2和与之配套的传声器 ,自行设计了 1个声强探头支撑架 ,使之可以把声强探头转动到空间笛卡儿坐标系的 3个互相垂直的方向 ,并且它们的几何中心保持不变 ,这样就可以测量平稳声场中 1点的声强矢量的 3个分量 ,由此就能对声源进行定向。在半消声室中应用这套实验装置对声源进行了定向研究 ,并探讨了各种误差因素与定向精度的关系。

任意四元声强向量阵被动定向方法和实验研究

声强向量阵的优点是能在小尺度条件下实现低频声源的高精度被动定向,但是其固定的结构在一定程度上限制了它的工程应用。提出了一种统一的定向模型,可用于任意结构的四元声强向量阵,并系统地分析了其定向误差,包括有限差分误差、相位失配误差引起的定向误差。为了验证该方法,在半消声室针对其中一种典型的结构进行了定向实验。实验结果表明,根据误差分析补偿有限差分误差、通道失配误差和通过积累平均减小各向同性环境噪声引起的随机误差后,尺度仅为0.1 m的非典型声强向量阵的定向精度基本上达到1°,表明该任意四元声强向量阵的定向模型和误差分析是正确可行的。

一种非典型声强向量阵-空间十字阵定向算法研究

提出了1种可在小尺度平台上安装的非典型声强向量阵-空间十字阵,它由空间正交形状的四基元组成,并且提出了一种纯相位定向算法,将该算法用于空间十字阵可以实现低频声源的全空间高精度定向。在理论上系统分析了阵形的有限差分误差、相位失配误差以及环境噪声引起的定向误差,并且用自制的声强阵支架在半消声室进行了定向实验,实验结果表明,信噪比为10 dB时,满足kd<1的条件下,空间十字阵对低频声源的俯仰角和方位角的定向误差都在1°之内。

声强向量阵对低频目标测向及其优化算法研究

研究了基于典型声强向量阵——三轴六基元阵的低频水声目标被动声测向算法,该方法综合利用了目标声场的声压和振速信息,能在小尺寸和低频条件下实现水声目标的高精度测向。提出了基于几何平均声压测量声强原理的优化算法,进一步改善了定向性能。用实测舰船噪声数据进行了计算机仿真,结果表明:矢量传感器尺寸为0.5m,信噪比为0dB时,优化算法得到的全空间内方位角和俯仰角误差的最大值均在2°以内。

声强度的测量及其应用

本文综述了声强度测量的简要发展历程及现状 ,以及它的多种应用 。

间距可调的小尺度空间十字阵对水下低频声源的被动定向

提出了一种可在水雷上安装的非典型声强向量阵-间距可调的空间十字阵,它由空间正交形状的四个水听器基元组成,通过测量水下声强向量实现小尺度条件下低频声源的高精度被动定向。它的结构简单,安装灵活,便于工程应用。理论上分析了其有限差分误差、相位失配误差以及海洋环境噪声引起的定向误差,计算机仿真实验证明,选择合适的阵元间距,该阵形能达到较高的定向精度。

晃动平台上的体积目标被动跟踪与尺度估计

分析了观察平台晃动条件下的两种定向误差 ,分析结果表明 :由平台坐标系的平移所引起的定向误差可以忽略 ,但由其旋转所引起的误差是必须加以考虑的。然后 ,应用声强向量作为观测量 ,在晃动观测平台上对舰船目标进行了被动跟踪和尺度估计。