“2019水声对抗技术学术交流会”在沈阳召开

2019年9月25~27日,由水声对抗技术重点实验室和水下信息与控制重点实验室联合主办的“2019水声对抗技术学术交流会”在沈阳召开。来自海军相关科研单位、中国科学院、中国船舶重工集团公司、中国船舶工业集团有限公司、中国电子科技集团有限公司等系统单位及行业相关高校共23家单位的130名代表参加了会议。

2014年水声对抗技术学术交流会在成都举行

由水声对抗技术重点实验室和水下信息与控制重点实验室联合主办的＂2014年水声对抗技术学术交流会＂于2014年6月25-27日在四川省成都市举行。中国科学院院士张仁和研究员出席会议并担任大会主席,水声对抗技术重点实验室主任孟昭文研究员、水下信息与控制重点实验室李伟研究员以及来自水声、水声对抗和鱼雷等领域的有关专家出席了会议。来自相关领域多家军地科研院所、高等院校的60余名科研人员、研究生参加了会议。

水声变换域通信技术中的MMP-DCD稀疏信道估计方法

针对带限的水声通信系统在干扰严重的水下环境中性能严重恶化问题,本文将变换域通信系统(TDCS)技术引入水声通信领域,利用水声信道的稀疏特性,提出了一种基于对分坐标下降(DCD)技术的多路径匹配追踪(MMP)稀疏水声信道估计方法,该方法满足约束等距限制(RIP),每次搜索出与残差向量最相关的多个可能的支撑集,而DCD技术可以解决MMP信道估计算法中矩阵求逆带来的运算量大以及数值不稳定问题,特别适用于FPGA等定点硬件平台。研究结果表明:MMP-DCD算法估计所得的水声信道均方误差、误码率性能比最小二乘法好;卷积码编码可以降低该通信系统误码率。

水声对抗系统仿真体系架构分析

水声对抗系统仿真具有对抗平台、对抗目标和需仿真研究的关键技术多种多样的特点,因此在每种不同仿真任务下要能灵活地构建仿真系统。本文针对水声对抗系统仿真需求,对仿真系统的体系架构进行了研究,分析了基于CORBA标准的系统应用集成管理平台和基于HLA标准的协同仿真平台在水声对抗系统仿真中的应用。

水声阵列空域反转和噪声抑制技术

为了提高水声阵列性能,本文基于水声阵列探测系统的工程应用,提出了一种水声阵列"空域反转"和噪声抑制的技术。通过阵列信号空间反转和卷积,对阵元孔径进行虚拟扩展。在此基础上,对扩展后的阵列进行灵敏度均衡,分析了均衡技术对"空域反转"阵列性能的影响。"空域反转"使各向同性不相关噪声聚焦,将协方差矩阵中心元素置零,抑制部分噪声,进一步提高阵列处理的增益。研究结果表明:本文提出的阵列处理技术,能够有效地提高各向同性噪声中的水声阵列的处理增益,能够为提高水声阵列目标探测性能提供一种技术途径。

隐蔽通信中基于水声信道的密钥生成技术

水声传感器网络实现了高度智能化、自主性强、分布式、全天候的水下信息采集、传输、处理及融合,是水下目标的监测、定位、跟踪与分类等应用的最佳选择之一。针对隐蔽传输中的加密,提出了基于水声信道响应特征产生密钥的方法,通过利用水声信道的短时相关性,通信双方实时地产生加密密钥,以保证信息的保密性能。通过将信息隐藏技术和密钥生成技术相结合,确保水声信息的隐蔽传输。仿真与试验结果表明,基于提出的密钥生成方法能够生成匹配密钥,为水声隐蔽通信提供加密支持。

分集技术在水声跳频通信中的应用

研究了等增益合并频率分集M进制频移键控快跳频(FFH/MFSK)系统和编码M进制频移键控慢跳频(SFH/MFSK)系统在水声多途衰落信道中的性能,给出了频率2重和3重分集FFH/MFSK系统,以及采用(2,1,3)卷积码与(3,1,3)卷积码联合比特交织编码调制(BICM)的SFH/MFSK系统误比特率性能曲线,并进行了比较分析。仿真结果表明,FFH/MFSK提供的频率分集以及信道编码FH/MFSK所提供的时频隐分集都可以有效抵抗水声信道的时频双选择性衰落。但在相同编码效率下,基于BICM与软判决译码的信道编解码方式比快跳频显分集方式能提供更大的分集阶数,从而具有更优的抗衰落性能。

时间反转滤波器组多载波水声通信方法

针对水声滤波器组多载波(Filter Bank MultiCarrier,FBMC)传统均衡方法效率低、复杂度高等问题,提出了单阵元无源时间反转镜(Passive Time Reversal Mirror,PTRM)和虚拟时间反转镜(Virtual Time Reversal Mirror,VTRM)的均衡算法,该算法利用时间聚焦原理可以降低水声信道带来的符号间干扰(Inter Symbol Interference,ISI),并且不需要在FBMC符号中插入导频,进一步提高了通信速率.通过仿真和外场实验验证了水声FBMC系统采用单阵元PTRM和VTRM的有效性,结果表明,这两种均衡方法能够有效减少ISI,提高系统可靠性能。

单矢量时反自适应多通道误差反馈的判决反馈均衡技术

针对复杂的海洋环境噪声和水声信道多途效应导致误差反馈DFE均衡器在水声通信中的均衡性能受到严重的限制问题,本文利用信号矢量场和噪声矢量场的相干性差异和矢量水听器振速通道具有偶极子指向性的物理特性,建立单矢量自适应多通道误差反馈DFE均衡器进行抗噪声;利用时间反转镜的空-时聚焦特性进行抑制信道多途干扰。实验结果表明:所提算法不仅保留了误差反馈DFE均衡器的优点,且其抗噪声干扰与信道多途干扰的能力更强,在水声通信中稳定性更好、均衡后误码率更低。

声障板对圆柱换能器轴向波束抑制技术研究

文章研究了声障板对圆柱换能器轴向波束抑制特性。利用有限元仿真方法建立了带轴向反声障板的圆柱形换能器的水中模型,通过改变障板距离圆柱形换能器的相对距离、直径等参数,探索了障板对圆柱形换能器轴向波束的抑制效果,并实际制作了带轴向障板的圆柱形换能器。结果表明:有限元仿真计算结果与试验测试结果吻合较好,利用障板技术可以有效地抑制圆柱换能器轴向声压。

压电水声换能器宽带匹配特性研究

采用等效电路变换和多物理场有限元仿真计算进行压电水声换能器宽带匹配特性研究,得出不同匹配电路下的换能器电声性能的变化规律,合理选择电感电容值和串并联方式进行调谐匹配实现双峰谐振,一方面提高换能器的工作带宽,另一方面提高工作频率范围内的发送电压响应值并减小工作频带内响应值的起伏,依照仿真数据设计制作了一款球形换能器,采用串联电感进行调谐匹配,并测试调谐匹配前后的水中电声性能,对比匹配前后换能器性能的差异。结果表明,测试结果和仿真计算吻合,运用多物理场仿真计算手段对于预测分析水声换能器电声性能具有较好的指导意义。

圆周合成孔径声呐技术综述

圆周合成孔径声呐(Circular Synthetic Aperture Sonar,CSAS)具有亚波长量级的二维分辨率、三维成像能力和全方位观测能力,在水下威胁目标查证、战场环境侦察等领域具有广阔的应用前景。文章分析了CSAS成像原理及分辨率,对国内外CSAS试验研究进展进行了综述,对CSAS成像算法、运动补偿、三维成像和后置处理等关键技术进行了分析,总结归纳了CSAS成像技术存在的问题,并对CSAS未来的发展进行了展望。

水下液电强声技术的研究进展与展望

主要从强声技术的应用需求出发,阐述了水下液电强声的产生机理、物理特性和传播特性,介绍了水下强声能领域的研究进展,总结了水下强声能武器发展中的关键和瓶颈问题,最后给出了水下强声技术的发展展望。

远程精确打击武器的对抗与反对抗

针对巡航导弹等远程精确打击武器的特点,对巡航导弹的基本导航制导体制进行了分析,并有针对性地介绍了目前主要的几种干扰措施和拦截方法;从远程精确打击武器面临的战场环境威胁出发,对提高其抗干扰和突防能力的技术途径进行了分析,提出了一种多弹协同制导攻击技术的关键技术和解决途径,为远程制导武器的作战使用和研制改进提供了参考。

基于OFDM的水声通信非一致多普勒补偿方法

当多径信道各径多普勒因子不一致时,传统的多普勒补偿技术会带来较大的残余误差。针对此问题,通过理论推导提出了一种针对水声多径信道存在非一致多普勒扩展的补偿方法。该方法采用多次内插与快速傅里叶变换相结合的算法,首先通过对接收信号进行单次重采样预处理以降低多普勒因子大小,再利用等效信道参数估计模型,获得信道统计量后进行正交频分复用解调,实现非一致多普勒补偿。仿真结果表明,所提方法在信道信息已知与未知的条件下,都具有较高的补偿性能,特别是在非一致多普勒扩展比较严重的情况下,其优势更加明显。

试验靶标对抗主动声自导鱼雷效能仿真

分析了试验靶标作为噪声干扰器使用时的基本原理,建立其作为干扰器对抗主动声自导鱼雷的各对抗要素数学模型.借鉴鱼雷作战效能指标,确立了试验对抗效能仿真评价指标,进行了几种状况下的仿真计算分析和比较。通过仿真计算,若试验靶标作为干扰器使用方法得当,可显著降低鱼雷的主动自导作用距离,为鱼雷武器的水声对抗试验供靶提供参考和支持。

降维导向最小方差算法中的子阵优化划分技术

为提高降维导向最小方差(子阵STMV)波束形成器的性能,对子阵划分结构的影响进行分析.用编码的方法描述子阵的结构特点,建立一种编码子阵的熵值模型,利用熵值理论解决了子阵的最优划分问题.尤其是对于结构已知的缺失线列阵,通过模型的优化处理,可有效地解决缺失阵引起的高旁瓣问题.对某缺失线列阵仿真结果表明,优化后的STMV对高旁瓣抑制能力较CBF处理可提高10～18 dB.最后,通过海上试验数据处理,证明所提出模型的有效性及可行性.

基于边缘频率分布互相关系数的水声跳频信号检测方法

针对水声跳频通信多跳自相关技术中检测量求取过程复杂及实施不便的问题,文章提出一种以边缘频率分布互相关系数作为检测统计量的水声跳频信号检测方法。计算机仿真结果表明,当信噪比变化、虚警概率一定条件下,边缘频率分布互相关系数门限随信噪比的变化不大,当信噪比大于0时,多次仿真结果表明,互相关系数总是大于0.95。当取门限为0.95,信噪比大于-2 dB时,检测概率为100%。

基于分数阶傅里叶变换的水声信道参数估计

准确估计水声信道参数,对提高通信系统的性能有着重要的意义。Chirp脉冲有良好的相关性,常被用作信道探测信号。鉴于分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform,FRFT)对chirp类信号的处理特性,用chirp信号作为测量信号,FRFT作为后端处理技术,可以得到很好的处理效果。研究了基于FRFT的水声信道多途时延和多普勒频偏参数估计的原理和方法,该方法通过发射具有正、负调频斜率的组合线性调频信号,在接收端根据FRFT幅值输出的峰值位置估计信道参数。仿真结果表明,此方法计算量与FFT相当,且有较高的估计精度。

基于AFDX的潜用水声传感器信息传输网络

为了提高潜艇的侦测能力,潜用水声传感器种类和数量在日益增加,其数据量也在成倍地增加。尤其是为了进行更好的多传感器信息融合,更多的传感器原始数据上传到网络,并使网络更加高效实时,需要对现有的作战系统网络结构进行升级。本文介绍了航空电子盒双工交换式以太网(Avionics Full-duplex Switched Network,AFDX)虚拟链路(VL)及流量整形等实时性能的保证机制。最后通过1个实例说明,采用AFDX网络既能很好地完成多传感器大流量数据的实时传输,同时又不影响网络对作战系统命令等关键数据进行实时可靠地传输。