浅水多途环境下地震波传感器二维DOA估计

利用单个三轴地震波传感器可对水中目标进行被动探测和定位,为了提高地震波传感器的目标分辨能力,将MUSIC算法用于单地震波传感器的方位估计中。针对传统MUSIC方法在相干信号源条件中性能下降的问题,提出斜投影极化分离方法对水中多径传播信号进行分离,在不同的极化状态空间对目标的空间谱进行估计实现水中目标的高分辨方位估计。仿真结果表明,该方法依靠单个地震波传感器便可实现浅水多途环境下的高分辨方位估计。湖试数据的处理结果验证了该方法的有效性。

小波谱在舰船地震波场分析中的应用

舰船地震波信号是一个非平稳过程,以傅里叶变换为基础的传统谱分析方法已经难以发挥作用。小波变换因其在时-频域都具有表征信号局部特征的能力而成为非平稳信号分析的有力工具。提出了小波谱、小波相干系数用于舰船地震波信号的处理方法。由于Morlet小波所具有的优势,选用Morlet小波作为母小波进行小波分析,得到舰船地震波信号的时频特征。通过对实验数据的分析对比体现出小波谱良好的时频定位能力,表明小波谱适于信号特征的提取,并优于传统谱分析。

舰船地震波场分析

简述舰船地震波场的产生机理,并研究小波谱用于舰船地震波信号的处理方法。对湖试数据做了传统谱及小波谱的分析对比,得到舰船地震波信号的时频特征。说明舰船海底地震波技术应用于舰船目标探测和定位的可行性及其应用前景。

基于三轴地震波传感器的舰船被动定位方法

舰船地震波信号是由作为"振源"的航行舰船引起的,针对舰船地震波信号含有丰富的舰船目标信息,提出了利用动圈式检波器探测舰船目标的方法。该方法利用三个单轴动圈式检波器构成三轴传感器检测舰船地震波信号,并利用三轴传感器的结构特点和方向特性对舰船目标进行被动定位。试验表明,三轴传感器能够有效检测出舰船地震波信号,对三轴传感器输出的含有目标方位信息的三分量信号进行信号处理,可以实现舰船目标的被动探测定位。

基于斜投影极化分离算子的船舶地震波场分离方法

针对船舶地震波场传播路径复杂,不同路径信号叠加后难以区分的问题,提出了一种基于斜投影分离算子的信号分离方法。该方法利用波场极化特征差异,通过构建水中信号和表面波信号的极化子空间从而实现2种传播路径信号的分离。与传统的极化分析方法相比,该方法不需要通过变换和补偿就可实现信号的分离,且不影响信号的幅度/相位信息。对仿真数据和实测数据进行分析表明,斜投影分离方法是一种有效的波场分离方法。

舰船地震波场实时检测系统的实验研究

简述舰船地震波场的概念及其机理;设计基于Labview的舰船地震波场实时检测系统,介绍系统组成及其工作原理;完成舰船地震波场实时检测系统水下试验,体现虚拟仪器技术在应用中灵活易用的特点;试验数据分析表明舰船地震波技术应用于舰船目标探测定位的优越性及其应用前景。

舰船地震波场检测系统及实验研究

为了获得舰船地震波场数据,设计了低功耗大容量舰船地震波场检测系统,简述了系统组成及其工作原理,完成了舰船地震波场检测系统海试试验。数据分析表明了舰船地震波技术应用于舰船目标探测和定位的可行性及其应用前景。

地声检测系统涡激振动研究及实验分析

为了研究水流对水底检测系统的影响,从涡激振动的原理及其作用力的表达式出发,建立检测系统圆柱杆件涡激振动的理论模型及振动微分方程,求解非线性振动微分方程,得到涡激振动的频率及振幅表达式。进行实验数据对比,解释舰船地震波场测试数据中异常的振动成分,表明检测系统上的圆柱杆件因受底流扰动形成涡激振动进而激励检测系统,从而使传感器接收到明显的涡激振动信号。针对涡激振动产生原理,提出抑制涡激振动的措施。

深海甚低频水声与地震波场的联合探测试验

为我国深海水中兵器甚低频声场与地震波场联合引信技术提供可行性依据,设计并研制了深海自容式三分量地震波传感系统,利用深海坐底潜标搭载在我国南海海域(布深1825 m)开展了实船目标特性感知试验。通过设置走航测线,获取了目标深海甚低频水声场与地震波场实测数据,对比分析结果表明了舰船甚低频水声场与地震波场对目标探测的贡献具有共性与差异性。水声场因包含更丰富的周期窄带信息而更具主导性,而地震波场用于检测目标近场通过时明显优于水声场,甚至存在水声场无法感知的独特谱线,对三分量地震波场的实船噪声包络解调分析亦表明其用于感知螺旋桨轴频和叶频关键特征的优势。鉴于此,联合舰船甚低频水声场与地震波场对水中兵器探测目标、抗扫、抗诱骗等具有积极作用,发展深海甚低频联合引信技术是必要且可行的。

用τ-p变换提取水中声源激发的海底Scholte波

水中声源激发的海底地震波场成分复杂,为了将Scholte波从地震波场中分离出来,基于τ-p变换法,先将波场从t-x域变换至τ-p域,利用Scholte波与其他波在该域中的特性差异,提取Scholte波,然后将其反变换回t-x域,从而获得Scholte波。针对τ-p变换过程中固有的假频效应和端点效应,理论分析了各自的产生机理,分别采用限制波慢度和添加时间窗等方法抑制这两种效应。基于高阶交错网格有限差分法,给出了水中脉冲声源激发出的地震波场,并分析了其波动成分及特性,利用上述方法提取地震波场中的Scholte波,仿真结果证明了该方法的有效性。

起伏背景噪声下地震波传感器阵列目标检测算法研究

针对起伏背景噪声下传统地震波传感器阵列检测算法虚警概率高、检测概率低的问题,提出一种基于信号相关性的阵列目标检测算法.利用传感器阵列在一个检测周期内接收到的数据建立信号检测矩阵,由检测矩阵列向量之间的相关性标记信号中目标成分的大小,进而引入相关性参数并构建检测统计量,利用信号相关消除时变的环境噪声干扰,有效克服起伏噪声对目标检测结果的影响.推导算法虚警概率与检测门限之间的定量关系,得到一定虚警率下的检测概率.基于计算机仿真和舰船目标实测试验对比本文提出算法与现有方法,结果表明本文算法可以在起伏背景噪声下有效检测出目标,且检测性能优于现有检测算法.