船用捷联惯性导航系统研究

概述了捷联惯性导航技术的数学模型、基本原理以及与传统平台式惯性导航系统比较的优势,介绍了美国等发达国家船用捷联惯导系统的装备概况,展望了捷联惯性导航系统在我国海军的应用前景。

国外潜用水声对抗系统发展趋势

介绍了国外防御鱼雷攻击的主要技术措施和潜用水声对抗系统现状,讨论了水声对抗装备的研制动态。

InSAS干涉测深系统误差分析

对由海水折射引起的InSAS干涉测深误差进行了分析。在分析InSAS测深原理的基础上,采用射线声学理论分析了两种典型的中国海浅海声速剖面条件下,距离深度比对测深精度的影响。结果表明,对于典型的中国海浅海声速剖面,在水深为40m的情况下,当距离深度比达到5～10倍时,InSAS干涉测深系统将带来5～20m的深度测量误差和1～3m的水平距离误差。因此,为提高InSAS干涉测深系统精度,必须要进行声速补偿。

水声干扰子弹威力分析

为了研究壳体厚度和材料对水声干扰子弹威力的影响,在Cole水下爆炸冲击波经验公式的基础上,利用AUTODYN仿真程序对水声干扰子弹水下爆炸进行模拟,分析了子弹壳体厚度和材料对水下爆炸声压级的影响,仿真结果表明,水下爆炸声压级随着壳体厚度的增加先升高后降低;壳体材料的屈服应力越大,水下爆炸声压级越高。仿真结果为工程应用提供理论参考。

水面舰鱼雷防御仿真系统研究

水面舰鱼雷防御仿真系统对于研制新型水面舰水声对抗系统具有指导作用。通过对仿真系统进行功能分析,确定了水面舰鱼雷防御仿真系统的硬件组成、拓扑结构、数据传输结构,根据作战演习中的角色划分,将鱼雷防御仿真评估系统分为攻击方、防御方和公共方三大部分,给出了水面舰鱼雷防御系统仿真试验运行实例,验证了水面舰鱼雷防御系统仿真的可行性。

基于Zynq的高频声纳数据采集系统设计

本文基于Xilinx公司Zynq系列芯片,设计实现了一种基于Zynq平台的高频声纳数据采集系统。利用Zynq-7000系列芯片的FPGA+ARM架构,采用AXI—DMA接口完成现场可编程门阵列FPGA和ARM之间的高速数据通信,完成了设备驱动和应用程序。并通过Linux多线程,将采集数据通过千兆位以太网传输至水面主机。该方案具有较强扩展性和广阔应用前景。

扩频技术在浅海水声测距中的应用

传统的水声系统由于主要使用单频脉冲信号,因而无法克服距离分辨力和作用距离之间的矛盾。文中主要研究如何将扩频编码m序列编码技术应用到水声测距中的方法,既详细分析了浅海水声多途信道的特点,也给出了用于水声测距的扩频数字模型,并进行系统性能仿真与水池试验验证。结果表明:增加m序列码元周期和减小脉宽能够增加测量精度,频谱越宽则抗干扰性越强。该项研究为扩频技术在水声测距与定位中的实际应用提供了较好参考。

水声探测信号级仿真通用模型库设计

信号级仿真以其能更真实地模拟装备作战性能且可进行统计仿真等显著优点成为完成水下作战效能评估任务较为理想的平台之一,而诸如舰艇辐射噪声模型等水下作战实体的声学模型则是构成水下作战评估体系的基础。在对水下作战过程进行深入分析的基础上,设计了水声探测信号级仿真通用模型库。该模型库以鱼雷为声学模型,通过数据库将八类水下作战实体和环境模型进行分类管理,支持离线和在线仿真,模型库中的各模型均经过实测数据进行验证。该模型库的建成,为水下作战系统的总体设计、性能测试、方案验证以及声兼容性研究提供了工程化的研究基础和较为真实的试验环境。

复杂干扰环境下水声通信抗干扰技术研究

重点对盲源分离干扰抑制方法进行了原理论述,建立了卷积混合和分离模型,提出了盲解卷积混合准则,并针对复杂干扰环境下水声通信场景进行了信号干扰抑制的仿真分析,得到了较为满意的结果。

短基线定位系统测量精度分析

文章简单介绍了短基线定位系统工作原理的主要优缺点,对某三维短基线定位系统测量误差进行了仿真,对主要误差来源进行了分析,并提出了提高该系统测量精度的一些方法。

模糊专家系统的快速实现方法及其在鱼雷报警中的应用

给出了一个模糊专家系统的快速实现方法,介绍了具体的知识表示、模糊匹配和推理机的实现方法,并用其构建了用于识别鱼雷的模糊专家系统。由于利用智能线谱检测和提取算法提取出了DEMON图和LOFAR图中的多个高质量的线谱特征,并利用了快速实现方法。此模糊专家系统可以实时给出很好的识别结果。

舰艇自主导航设备特点比较及发展前景

自主导航设备是现代舰艇必不可少的装备,陀螺罗经、平台罗经、惯性导航系统均为自主导航设备。从设备原理、特点、应用等方面对它们进行了全面比较和阐述,并根据现代战争对自主导航设备的要求,论述了它们未来各自的发展前景和方向。

舰船航姿发送系统的数字化改进设计

随着现代惯性导航设备(特别是捷联导航设备)的发展,惯性测量单元(IMU)大多以数字平台的方式存在,发送数字信号简单而方便;为兼容一些设备的模拟电机接收,对原有的舰船航姿发送系统进行数字化改进就显得十分必要了。该文提出了某舰船航姿发送系统的数字化改进设计的原理、方案和实现的一些关键措施,并列举了该系统的特点和与原系统的优势所在。

线性时变模型的求解及其在惯导误差旋转抑制中的应用

讨论了线性时变状态空间模型的求解方法,针对惯性导航旋转误差抑制问题,对建立的齐次时变模型进行转化,得到等价的非齐次定常模型。求解该模型,并推导了单向旋转和往复旋转条件下,由陀螺漂移激励的导航误差的解析表达式;利用线性系统的可加性,分析了转动对于其它误差源抑制的可行性;此外,还指出了转动条件下的误差谐振旋转频率。通过设计仿真模型,对比了静态和转动条件下的导航误差,表明针对该时变系统的求解方法有效,惯性导航动态误差分析导出的结论正确,为高精度航海导航系统的工程实现提供了有益的理论指导。

一种基于关联处理的声呐图像去噪技术

为了改善声呐图像中存在大量杂波而导致目标跟踪困难,设备虚警率高的缺点,提出一种图像关联降噪算法。首先利用目标特性对静止目标进行剔除,之后利用目标运动的持续性和目标回波在连续多帧图像中的空间位置关联性,对随机噪声进行进一步滤除。仿真和试验数据验证,所提出的算法对于背景比较稳定的图像,降噪效率不低于95%。

基于Vicor HAM模块的PFC电源设计

为了提高用电设备对电能的利用效率,减少其对电网的谐波污染和电磁干扰,同时满足GJB151A-97标准中CE101项目对用电设备的电源谐波要求,研制了一台600 W的功率因数调整电源,即PFC电源。该电源采用美国Vicor公司的高增压谐波衰减(HAM)模块和V375系列DCDC模块,其中HAM模块用于控制电源输入电流,使其相位与输入电压相位保持一致,以减少谐波的产生,DCDC模块将HAM模块输出的直流高压转换为所需的直流电压输。经测试,该PFC电源达到了GJB151A-97中CE101项目对电源谐波抑制的标准。与其他PFC电源设计方案相比,利用HAM模块研制的PFC电源具有结构简单,性能稳定,可靠性高,开发周期短等优点。

一种均匀线阵互耦校正算法

旋转不变子空间(Estimating Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT)算法是空间谱估计中的典型算法,但是阵列互耦会严重影响ESPRIT算法的测向性能。将均匀线阵划分为冗余阵元和有效中心阵元,对有效中心阵元利用ESPRIT算法估计出校正源方位角,结合冗余阵元信息估计出互耦系数阵。计算机仿真显示该算法在互耦自由度为2或3时均有效,算法还从仿真角度研究了幅度和相位误差对算法性能的影响。该算法校正时只需单个未知方位校正源,是一种操作简单的均匀线阵互耦校正算法。

准1-3复合型压电换能器的研制

水声高频换能器在水声领域具有广泛运用,然而常规厚度振动高频换能器在高频段存在强烈的高次径向耦合振动,制作出的换能器出现了阻抗曲线杂乱,相位一致性差,电声效率低的问题。设计制作了一种单一振动模态的换能器,通过将常规厚度振动换能器陶瓷片切割成密排矩形颗粒,再用环氧树脂将切缝填充满。制作两片直径为55mm的准1-3复合材料,由该材料制作的换能器谐振频率为293kHz,谐振点阻抗50,3dB阻抗带宽23.5 kHz,3dB开角为5.75°,50W电功率输出声源级达到217.5dB。通过该工艺可以消除高频厚度振动换能器的高次径向耦合振动,提高高频厚度振动换能器的电声转换效率和一致性,并能实现批量制作,为高频换能器在水声领域的广泛运用提供了新的手段。

基于Hilbert-Huang变换的水下爆炸声信号分析

为了研究水下爆炸声信号的特征,进行了水下爆炸试验,并基于Hilbert-Huang变换(HHT)法对试验数据进行处理,得到了水下爆炸声信号的Hilbert谱。根据Hilbert谱对水下爆炸声信号进行分析,并对能量局部极值点的形成机理进行了探讨。结果表明,Hilbert谱能够清晰地表示出水下爆炸声信号的频率分布规律和能量的时频特性,局部极值点的形成是由于声线轨迹和海底相互作用的结果。

基于软件声纳概念的波束稳定

声纳载体航向和姿态的变化,会使声纳出现很异常的局外数据,从而使诸如多普勒计程仪、多普勒分层流速测量仪、三维前视声纳、地形匹配导航声纳、单/多波束测深仪以及多波束鱼探仪等声纳的性能下降。如果三维声纳采用软件声纳的结构,就可以方便地实现动态波束稳定,从而使声纳的测量精度得到提高。对软件声纳、波束稳定的原理与实现途径作了分析。分析表明:若能实时地得到声纳载体的航向角、纵倾角和横摇角,并且能动态地改变波束的方向,就可以随时随刻地稳定声纳的波束。