L型阵水下目标方位和距离联合最大似然估计

空间目标定位是阵列信号处理领域中的研究热点,广泛应用于雷达、声纳、通信、射电天文、医学诊断、地震遥感等众多领域。传统的水下声源定位仅获取目标声源的深度和距离信息,却无法估计目标的方位信息。针对这一问题,在充分考虑水下声传播模型的基础上,利用L型阵列固有的结构特征,将最大似然估计技术应用到水下目标定位,提出一种基于L型水听器阵列的水下目标方位与距离联合最大似然估计算法。研究表明:最大似然估计法可有效突破传统波束形成分辨力“瑞利限”的限制,提高水下目标定位的分辨能力和精度。计算机仿真分析显示,在单目标和相干双目标的场景中,文中所提出的方法均具有更为尖锐的谱峰及更低的旁瓣水平,可对水下目标进行有效的方位角和距离联合估计。

南海西北陆坡次表层异常反气旋涡声传播特征研究

基于2018年4月温盐流断面观测、卫星遥感和模式再分析数据,本文分析了南海西北部陆坡海区一个异常反气旋涡的声场特性与声传播效应。结果表明,该反气旋具有透镜式温盐结构、表层冷核和更浅的混合层深度,流速次表层强化。不同于正常反气旋涡声速等值线的下凹,异常反气旋涡声速分布呈现上凸下凹的透镜式结构。涡心表层声速小于涡外,呈现负异常(<-2 m/s),次表层则为正异常(>11 m/s),这使得原有海区声速双跃层厚度上下延伸共47 m。当声源位于涡外陆架向外海传播时,与正常反气旋涡旋相反,异常反气旋涡破坏表面声道,减小声传播距离;声源在涡外深海向陆架传播时,异常反气旋涡则与正常反气旋涡类似,声能汇聚区的位置相比无涡旋时后移和下移,最大距离分别超过24 km和0.3 km。声源位于涡旋内部向外海传播时,异常反气旋涡使得声线反转深度加深,声能汇聚区间距加大1倍,正常反气旋涡中则未见这一现象。

水下电波传播分析

着重介绍了甚低频无线电信号在水下传播时海水电导率的变动及其海浪的起伏对信号相位的影响，并进行了一定的理论分析和探讨．最后就电波的入水深度进行了一些分析。

三维声传播模型BELLHOP3D的信息传递接口并行优化

近些年,我国对海洋不断深入的探索对复杂环境中声场的快速预报提出了越来越高的需求。BELLHOP3D是一种基于射线法的三维声传播计算模型,在海洋声学中应用十分广泛。BELLHOP3D的计算效率比其他常用模型高,但是仍然有非常大的提升空间。该文使用信息传递接口对BELLHOP3D进行粗粒度的并行优化,并行后的程序计算结果稳定可靠,并行效率高,更适合在实际应用中实现快速的声场预报。并行BELLHOP3D程序可以在https://github.com/nj-zyq/BELLHOP3D_MPI.git下载。

无线电波水下接收

无线电水下通信,已经成为一个人们关心的研究领域,分析了海面上地表波,垂直极化波和水平极化波三种电波,入射海水后水下传播的情况;电波水下的传播特性;导出了有利于水下接收的天线形式和水下天线的参数。

远程跨平台水下声场并行计算系统的实现

介绍一种跨平台远程水下声场并行计算系统。该系统支持从Windows平台到Linux平台的远程跨平台操作,为用户提供一种统一的使用模式,用户无须了解并行系统的具体结构即可使用并行系统,完成所需要的计算或仿真。应用结果表明,该系统可降低开发并行程序的复杂度,提高并行系统的使用效率,实现服务端与客户端的实时数据交换,具有很好的实用价值。

水下定位导航系统展望

水下导航定位对保障潜艇、水下航行器等在深海远洋的航行安全,提升其作业效能具有重要意义,近年来广受各国工业界和学术界的关注。介绍了以POSYDON为代表的水下导航项目。阐述了水下导航定位技术的现状,总结了其研发热点:组合导航和协同导航。分析了水下导航定位研究和应用面临的四大挑战:信号载体存在天然瓶颈;精细海洋地图的获取远未完成;海洋水文信息的快速感知精细度、实时性不足;水下能源补给困难。并结合国内外的研究成果进一步探讨解决措施。最后,对未来水下导航定位的应用进行了展望。

水下声图像研究

为了解水下噪声系统，特别是水中运动目标的噪声特性，本文建立了利用Ｆｒｅｓｎｅｌ积分进行声场空间变换的理论和实验测试系统。讨论了测量参数的选择和扫描测量与Ｆｒｅｓｎｅｌ积分的关系以及利用付里叶变换简化Ｆｒｅｓｎｅｌ积分的方法。文中介绍了关于三种不同声源的声图像试验及试验结果，即：水下五元十字形声源的声图像；某型水下发动机的声图像和一艘水面航行船模的声图像。在这些声图像结果上，由于各声源发声图像清晰，可一目了然地看出各声源的主要发声部位即主要噪声源位置。

水下无线传感器网络定位技术综述

水下无线传感器网络在环境监测、海上勘探、灾害预防和军事行动等方面有许多潜在的应用。由于其中大多需要使用位置信息标记感测数据,这使得定位算法成为水下无线传感器网络设计的重要组成部分。因此,为了完成水下定位,近年来人们探索了许多方法,对有关水下无线传感器网络定位的研究进行总结,分析了目前的水下定位方法和现状。为了对水下定位技术进行深入研究,还对目前的水下定位技术进行分类阐述,讨论这些技术的应用场景,并比较了它们的优缺点,为水下定位的后续研究提供参考。

水下无线传感器网络目标定位算法

提出了一种基于目标位置的定位转换算法,通过对水下声波传播衰减的研究,推导出距离与声强度的公式,进一步由节点接收到目标强度信息计算出节点与目标的距离进行定位。当目标处在水下传感器网络内部时,根据节点接收到信号强度的大小,进行加权质心定位算法。为解决三维坐标系下目标深度的计算,通过在海面设置大功率骨干节点,通过主动探测声呐测得目标的距离与角度,从而计算出目标深度。仿真验证表明,本文算法的有效性。

双层介质声传播问题的标准解及有限元解

文章通过双层介质中的声传播问题,研究了有限元方法在水下声场计算中的应用。基于传统的Galerkin方法推导出水下声场的有限元方程,采用四节点四边形单元离散求解物理域,可选择辐射边界条件、DtN(Dirichletto Neumann)非局部算子、完美匹配层来处理出射声场,得到有限元解。为了验证该有限元模型,需要高精度的参考解。水平不变均匀介质中的声传播问题存在解析解,但双层介质问题不存在解析解。因此,对于双层介质声传播问题,使用波数积分法推导出标准解。分别考虑了有限深度和无限深度双层介质两种情况,并进行了数值模拟。数值结果表明,文章所提的有限元模型与参考解非常吻合。此外,还发现当某号简正波的本征值非常接近割线时,简正波模型KRAKEN难以准确计算该号简正波的本征值,从而声场计算结果存在明显误差;但是有限元方法不需要计算本征值,所以当KRAKEN模型出现此类问题时,有限元方法仍能给出准确的声场计算结果,表明有限元方法在普适性方面优于简正波方法。

浅海起伏海底环境下的声传播

起伏海底对浅海声传播有着极大影响。文章利用一次东海夏季水文数据,结合蒙特卡洛方法统计分析了浅海长距离起伏海底环境下的声场特性,并利用射线模型分析了海底起伏对声场不确定性影响的机理。结果表明,高频声波对海底起伏的变化更为敏感,传播损失的概率分布更为分散。负跃层环境下,当声源位于跃层下方时,起伏海底对位于跃层下方接收点的声传播影响更为明显。等温层环境下,起伏海底对声传播的影响相比于跃层环境影响更小。起伏海底的倾斜度越大,声传播损失越大。对于相同倾斜度的起伏海底,相对起伏的大小,即起伏海底高度与海深的比值,比起伏周期的变化对声传播的影响更大。

水下声传播的发展及其应用

文章介绍了水声学中的基础研究领域水下声传播影响因素和研究进展,分析了海洋环境因素对水下声传播的影响机理,给出了不同类型海域以及不同季节的水下声传播特征。文章还列举了目前水下声传播研究的热点问题:水下三维声传播和复杂海洋环境下的水下声传播不确定性研究,并阐述了它在目标探测研究中的应用。最后文章着重讨论了水下声传播的重要应用之一——自适应匹配场处理技术。

浅海声速剖面类型对水下声传播的影响研究

针对浅海水下噪声传播特性,选取两种典型的声速剖面,在不同的限制条件下,通过改变海底底质、声源深度以及声源频率,对两种典型声速剖面的特性进行对比研究,分析不同声速剖面类型对水下声传播特性的影响。

几种抛物方程形式的相位误差分析

近轴近似是引起抛物方程(parabolic equation, PE)自身固有相位误差的根本原因.为选取适合目标场景中的最优PE形式,基于色散分析方法,推导了现有六种PE形式的色散关系,评估出折射率和传播仰角对各PE形式相位误差的影响,进而分析出对流层电波传播、水下声波传播、森林电波传播三种典型场景中各PE形式的精度.研究发现,对于对流层电波传播场景,Lin-Duda型PE精度最高,Feit-Fleck型PE和Tappert型PE的精度几乎完全相同,紧随其后的是Padé型PE;对于水下声波传播场景,Padé型PE和Lin-Duda型PE最为准确;对于森林电波传播场景,Lin-Duda型PE的精度依旧是最高的.进一步地,通过固定相位误差限给出了不同PE形式的适用仰角范围.

海洋水声探测技术

海洋水声探测设备是利用声波的水下传播,通过电声转换进行水下探测的,因此了解声波在水中的传播特点,有助于了解水下探测的基本原理。 1 声波在海洋中的传播速度 海洋中使用的声波,除了可听波(频率在20～20000HZ之间的声波)之外,还有次声波(频率低于20Hz)和超声波(频率高于20000Hz)。声波是一种弹性波,声波的产生需具备两个必要条件:一是要有产生声源的振动体;二是要有能够传播这种振动形式的空气、水等弹性介质。 声波在不同的介质中的传播速度是不同的。在空气中,声波的传播速度340米/秒左右;而在水中,它的传播速度达1450米/秒以上。声波在水中的传播速度受温度、盐度及海水静压力(即深度)的影响,温度越高,声速越大;盐度及静压力的增加,也会引起声速的增大。

激光通信

TN929.1 98031692高数据率激光通信脉冲的水下传播=Underwatertransmission of high data-rate laser commu-nication pulses[刊。

鱼类有哪些交流方式

人类之间的交流方式多种多样,而且越来越方便。鱼类和人类一样,也可以互相交流,并且有着丰富的交流方式。这些交流方式在鱼类的导航、求偶、警告捕食者和战斗中发挥着重要作用。声音众所周知,声音传播的速度比光慢,但在适当的条件下,声音可以比光传播得更远。光在水下传播很短的距离就会被散射或吸收,在更深的地方,甚至看不到光。声音在水下传播的距离要比光远得多。由于没有什么噪声损失,不同动物发出的声音几乎一直在水下回荡。

声呐

很难想象现代海战中没有声呐会是怎样一番景象。是的,声呐早已成为现代海战中的标配技术,得到了广泛的应用,从天空到深海,声呐无处不在。你能相信这种技术已经有上百年的历史了吗?追声音的人。说声呐技术已经有百年历史绝非空口说白话,咱们是有事实依据的!早在1822年,一位名叫丹尼尔·克洛登的人就注意到了声音在水下传播的有趣现象。丹尼尔先生专门制造了一个能够在水下计时的水下钟表,用来在瑞士的日内瓦湖开展实验,计算声音在水中传播的速度。

ROV Based Underwater Blurred Image Restoration

In this paper, we present a method of ROV based image processing to restore underwater blurry images from the theory of light and image transmission in the sea. Computer is used to simulate the maximum detection range of the ROV under different water body conditions. The receiving irradiance of the video camera at different detection ranges is also calculated. The ROV’s detection performance under different water body conditions is given by simulation. We restore the underwater blurry images using the Wiener filter based on the simulation. The Wiener filter is shown to be a simple useful method for underwater image restoration in the ROV underwater experiments. We also present examples of restored images of an underwater standard target taken by the video camera in these experiments.