加权有向关联网络构建与表征的水中目标远距离检测

水中目标的远距离检测是海洋防御体系的关键技术之一,对国防及民用领域均具有十分重要的作用。然而,目前尚缺乏行之有效的水中目标远距离检测方法,特别是目标先验信息未知的情况下变的愈加困难。为解决这一问题,提出一种新的方法—加权有向关联网络。通过矢量声信号到加权有向关联网络的映射,将信号检测问题转化为网络拓扑的表征,并通过对网络拓扑的特性分析及特征提取,实现无目标先验信息下的水中目标远距离检测。并通过仿真与实测数据对所提出的方法进行验证。研究结果表明:与现有的窄带互谱检测、冒泡熵等方法相比,所提方法能够检测到更低信噪比的水中目标,实现了无需目标先验信息的水中目标远距离检测;该方法的应用具有一定的实际意义和应用前景,可以为海洋防御和民用领域的水下目标检测提供有效的技术支撑。

西马塔海底火山喷发的超远程水声监测

直接观察海底火山是非常困难的,但监测其喷发产生的声信号可以为长期及近实时的海底火山监测提供一种有效手段.本文利用位于SOFAR声道轴的两套水听器三联体,对西马塔海底火山开展了为期14个月的超远程水声监测研究.提出了基于加权慢度和聚类分析的火山喷发声信号检测方法,采用抛物方程模型和绝热简正波-抛物方程模型对火山喷发活动进行了二维和三维的超远程声传播仿真,火山喷发声接收距离超过9000 km.喷发活动频次和强度估算结果表明,2009年1月—2010年2月该火山至少发生了37次喷发事件,喷发活动的强度差异可达10 dB.

一种小型化水声信号调制发射系统

为了满足小型化水下工作平台远距离通信的需求,从发射功率和通信体制两方面出发,提出了一种小型化水声信号调制发射系统的设计方案。设计了发射信号结构,以直接序列扩频通信体制为基础,采用结合移相脉冲宽度调制技术生成发射信号,进行了调制算法的仿真。应用体积小、效率高的D类功率放大器,设计了布局合理的系统结构和稳定可靠的硬件电路,优化发射机与换能器之间的匹配滤波网络,实现了小型化系统。系统在海试中完成了浅海、远距离、低误码率通信。系统工作稳定,有一定的工程应用价值。

煤岩破坏声发射强度长程相关性和多重分形分布研究

通过单轴加载煤岩破坏全过程声发射试验,运用多重分形消除趋势波动分析法(MF-DFA),分析了声发射强度序列的长程相关性及多重分形特征,在此基础上研究了不同应力水平下声发射强度序列长程相关指数H的变化趋势。结果表明:声发射强度时间序列内部波动不是完全随机的现象,而是由内在自相似机制决定的长程相关过程,其波动是一个有序的多重分形分布;H的变化与煤岩体的变形破坏过程能够较好的对应,声发射强度H值的"最大—减小"模式可以作为煤岩体失稳事件的前兆,这为利用声发射进行煤岩体稳定性现场监测预报提供了新的理论依据及方法。

用MFSK调制实现水声远程信息传输

研究了一种基于多进制频移键控(MFSK)调制的水声远程信息传输技术,介绍了通过谱分析进行解调的方法。初步的海试结果表明,该技术可以实现80km距离、4bit/s数据率的信息可靠传输。

M元线性调频远程水声通信新技术

浅海远程水声通信由于水声信道带来的严重多径干扰和衰落,导致通信速率低、误码率高以及接收端信噪比低等缺点。针对这一问题,提出了一种比较有效的M元线性调频(LFM)水声通信技术。M元LFM通信技术在发射端利用不同频段内多种不同调制斜率的LFM信号进行信息编码,在接收端用相应的拷贝相关器组进行信息解码。该方法具有较强的抗多径干扰和信道衰落的能力,且在低信噪比下的检测性能好。海试数据分析及仿真结果表明:利用M元LFM技术,在距离为80 km、带宽为200 H z、通带内平均接收信噪比为3 dB的情况下,利用单水听器接收,在误码率为1-0 4条件下,水声远程通信的数据率可达20 b it/s,此时带宽利用率为0.1 b it/(s.H z)。

用时延编码实现远程水声通信

本文研究了一种基于时延编码的远程水声通信技术 ,该技术利用线性调频 (LFM)信号矩形脉冲的时延值进行时延编码 ,在接收端采用时延估计技术进行时延解码。初步的海试结果表明 ,该技术可以实现 80km距离、4 .6bit/s数据率的信息可靠传输。

分数阶Fourier变换在深海远程水声通信中的应用

提出深海远程水声通信方案,利用深海声道特性,将通信节点置于声道轴以减小传播损失,提高通信距离.将分数阶Fourier变换(FRFT)应用于水声通信同步检测及Pattern时延差编码(PDS)水声通信体制,可减小多普勒频偏的影响.通过计算机仿真研究表明,分数阶Fourier变换相对于拷贝相关将更适用于存在多普勒频偏的相干多途水声信道条件,有助于实现低误码率通信.

远程水声通信MC-MPSK及均衡方法

水声信道是一种多途、时变和频散的信道,声波在其中的传输行为十分复杂,加之水声传输的带宽有限及远距离传输时的载波频率较低,使得传输距离和数据率这一对矛盾尤为突出,如何在增大作用距离的同时提高传输数据率是水声通信的难点。在80 km海上试验和分析研究M C、M P-SK编码调制的基础上,提出了适合于远程高速水声通信的M C-M PSK的编码调制方法,以及基于M C-M PSK编码调制的梳状均衡方法,建立浅海远程水平通信的信道模型,对均衡器及系统的性能进行仿真,仿真结果表明该编码调制方法可实现低信噪比、多径水声信道的高数据率传输。

MFSK浅海远程通信多径抑制的频率分组编码方法

多频移键控调制技术(MFSK)对信道衰落有良好的适应性,是远程水声通信的重要技术。但是,用于浅海远程水声通信时,由于多径传播的影响,导致严重的码间干扰(ISI),使得远程微弱信号的频率估计产生较大偏差,误码率显著增加。本文针对远程水下信道和MFSK调制的特点,提出了一种新的频率分组编码(FGC)方法。该方法改变了传统MFSK的数据帧格式,相邻符号采用不同组的频率进行编码映射,有效抑制了多径干扰。在深入研究新方法统计特性的基础上进行了湖试验证,结果表明,采用FGC新方法的通信系统,多径抑制有效,性能稳健,更适合于80-100km水声远程通信。

FDM与MFSK相结合的水声远程信息传输

针对远程、低误码率水声信息传输的要求,提出了将频分多路(FDM)与多进制频移键控(M FSK)调制相结合的信息传输方式。发射端在两个子信道中分别进行M FSK调制,并将两个子信道中的相应频点在单个码元周期内进行并行传输。接收端对各码元接收信号通过周期图法进行谱分析,并根据周期图上尖峰的位置估计出该码元内所包含的发射频点,从而实现频域解调。海上试验结果表明,该技术可以实现30 km距离、13.3 b it/s数据率信息的可靠传输。

大容量水下声学采集数据的高速远距离传输系统的研制

本文针对航空声呐要求远距离实时传输多通道水下声数据的实际需要，研制了一种利用Manchester码实现的高速数据传输系统。其误码率小于10(-7)，数据传输率为3Mb／S，最高可达13Mb／S，传输距离超过500米，并可用于1000米以上的远距离传输。该系统已成功地用于某型航空声呐的数据传输中，并可推广应用于其它需要远距离高速传输多种数据的场合。

基于时延编码的远程水声通信技术研究

研究了一种基于时延编码的远程水声通信技术。该技术利用线性调频信号(LFM)矩形脉冲的时延值进行时延编码,在接收端采用时延估计技术进行时延解码。计算机仿真结果表明,在低信噪比和存在多途扩展的情况下,采用该技术仍可实现信息的远程可靠传输。

基于作用距离的船载强声广播系统设计

船载强声广播系统是利用舰船作为搭载平台进行远距离广播宣传和近距离驱离的设备,对系统的语音广播和驱离的距离分析是进行系统设计的关键环节。针对船载强声广播系统,基于有效语音广播和驱离距离的战术指标要求,确立了实现驱散效果和进行有效语音广播最低声压级,在此基础上建立了1 m处最大声压级、系统最大功率等技术指标的计算方法,对于系统设计具有很好的指导意义。

网络化水声对抗研究初步(Ⅲ)——网络化水声对抗器材技术

网络化水声对抗的最终实施有赖于水声网络及对抗器材的应用。从两个方面描述了网络化水声对抗器材及其应用的概念:一是结合现有的水声对抗器材,为其增加网络功能;二是水声对抗器材的网络化协同工作能力。另外,远程潜伏式水声对抗器材也将在网络对抗中起到重要的作用。

利用声波远距离超前探测技术预报掘进工作面前方地质异常体的效果研究

介绍了声波远距离超前探测技术的原理和工作方法,阐述了应用该技术和DTC-150型防爆远距离地质超前探测系统在赵固一矿探测掘进工作面前方地质异常体的效果及其验证情况,物探准确率在72%以上。分析了声波远距离超前探测技术在数据采集质量、数据处理参数选择等方面存在的问题,指出了今后需要改进的方向。

矿井综合物探技术在隐伏含水构造超前探测中的应用

为了准确探测煤矿掘进工作面前方隐伏含水构造,采用矿井远距离声波超前探测法和直流电法的综合物探技术,对焦作煤业集团赵固二矿掘进巷道隐伏含水构造进行了超前探测,结果表明:远距离声波超前探测法可以较好地探测掘进工作面前方隐伏地质构造异常体的位置和规模,井下直流电法可以查明构造异常体的富水性,综合利用这两种物探技术能够做到取长补短、对比验证,可在提高预报准确率的同时兼顾构造探测和富水性探测。

远程潜伏式水声对抗器材概念及技术

网络中心战必将延伸到水下战场,因此研究网络在水下的作战方式以及技术支撑成为当前水声界的一个重点。从水声对抗的角度看,与敌水声网络的对抗将成为其中一项重要内容。与传统意义上的水声对抗相比,由于目标对象的不同而需要一些新的对抗手段和对抗器材。在分析水声网络对抗需求的基础上,指出对抗水声网络应从"软杀伤"的角度入手。重点研究一种远程潜伏式水声对抗器材的技术方案及其在对抗中的应用。器材通过远程潜伏进入敌网络,通过远程激活对网络实施破坏。该研究可望对未来水下网络中心战提供一种功能强大的武器。

短基线声测系统在远程火箭炮炸点定位中的应用研究

为实现某型远程火箭炮炸点的自动、准确定位,设计了基于短基线声测定位技术的某型远程火箭炮炸点声测定位系统;建立了立体六元探测基阵及其定位模型;从频率、声压、影响因素及定位精度等方面,分析了该系统定位某型火箭弹配备主要弹种———破甲杀伤子母弹的炸点的可行性。结果表明,该系统符合某型远程火箭炮的性能特点及作战需求,能够对远程火箭弹的炸点进行精确定位,为研制适应远程火箭炮作战需求的新型声测侦察保障装备提供了参考。

大功率远距离强声广播系统的主客观指标分析

大功率远距离强声广播系统(Long-range acoustic broadcast system,LRABS)主要用于大范围的广播、宣传及安防工作。对此,主要分析比较强声广播系统的指标体系和主观客观测试方法。