基于模态反转的半球谐振陀螺零位自校准方法

针对半球谐振陀螺的零位漂移问题,研究了基于模态反转电路控制技术的零位自校准方法。首先,从动力学模型引入了阻尼不对称、频率裂解等非理想因素,讨论了半球谐振陀螺的工作机理及驻波漂移特性;其次,通过理论分析了模态反转的零位校准以及虚拟进动控制的模态反转技术;最后,基于FPGA数字控制平台,设计并实现了半球谐振陀螺零位自校准半实物仿真实验。实验结果表明,基于模态反转的半球谐振陀螺零位校准,将半球谐振陀螺的零位从15(°)/h降低至2(°)/h,半球谐振陀螺的短期零偏稳定性和长期稳定性也分别提高了11.8%和45.86%,有效抑制了零位漂移,提高了半球谐振陀螺的测量精度。

浅海环境中基于模态衰减规律加权的子空间检测方法

研究了使用垂直线列阵情况下,浅海环境中的模态空间检测器(modal space detector,MSD)的检测性能.推导了MSD的处理增益,结果表明其处理增益随波导环境中传播模态数的增多而减小,进而其检测性能也随之下降.利用各阶模态深度函数之间的正交性,将MSD分解为若干阶模态子空间检测器(modal subspace detector,MSSD).推导了各阶MSSD的处理增益,发现其随各阶模态衰减系数的增大而减小.根据各阶模态的衰减规律设计加权系数,提出一种加权模态子空间检测器(weighted modal subspace detector,WMSSD).以处理增益作为比较参量,通过理论和仿真实验分析了声源位置和声速剖面对WMSSD检测性能的影响.结果表明:(1)当声源位于负梯度声速波导的近海面区域和正梯度声速波导的近海底区域时,由于低阶模态深度函数存在反转点,WMSSD的处理增益弱于MSD,而当声源位于其他大部分观测区域时,WMSSD的处理增益都优于或显著优于MSD;(2)在等声速梯度波导中,各阶模态深度函数不存在反转点,在所有观测区域WMSSD的处理增益都显著优于MSD.

基于模态陷获能量比的水面水下目标分辨技术

水面水下目标分辨是水声领域中迫切需要解决的难点问题。本文利用浅海负跃层水文条件下水面水下目标声场主导模态差异性,通过波束形成空域滤波器设计方法分别估计接收信号中反转模态能量和传播模态能量,根据能量比估计结果实现水面水下目标分辨。仿真结果表明:当水平接收阵位于跃层内或跃层下时,该方法可以对非正横方位目标进行准确分辨,并且处理频段越宽、基阵孔径越大、临界深度与目标深度差异越大,分辨正确率越高。