水下目标回波的多普勒频移仿真与研究

在水声环境中,由于发射和接收平台之间的相对运动,多普勒频移是无法避免的。提出了一种基于牛顿插值的回波多普勒频移仿真方法。该方法只用到相对径向速度,而不必知道发射脉冲的类型和频率参数,且具有仿真数据量小,精度较高的优点,可以很好地满足仿真系统逼真性和实时性的要求。该方法已用于研制成功的某型声纳仿真系统中,证明了该方法的正确性和有效性。     

利用空间散射模型进行水声目标成像的研究

以水声运动目标成像与信号分析为背景,提出了该情况的空间散射模型,并利用此模型对成像声呐接收的回波信号进行了仿真.对仿真信号的分析,说明了该空间散射模型的正确性.以空间散射模型以及仿真回波信号为基础,对球体目标进行了三维成像,并分析了成像的性能.具体的成像过程利用FFT波束形成算法.分析结果说明了水声运动目标体积、距离等因素的影响情况,特别强调了目标运动所造成的影响.这为成像回波信号研究和成像声呐研制提供了理论工具和仿真手段.     

一种基于自适应频率估计的跳频捕获新方法

针对水声跳频通信,给出了1种基于频率估计的跳频同步捕获的捕获原理和捕获过程,捕获中采用1种简化的变专长自适应格型IIR陷波器算法估测跳频信号频率。仿真结果说明该算法在低信噪比下具有估计精度高和实时性好的特点,满足水声跳频系统捕获的要求,验证了该跳频捕获方法的优越性。     

水声传感器网络的水声信道建模与仿真

水声信道模型是水声传感器网络建模仿真的基础,对能否正确模拟水声传感器网络通信状态具有重要影响。为了精确模拟水声信道,研究、分析了水声通信的传播延时、传播损失及环境噪声等模型,在水声传感器网络仿真软件Aqua-Sim中引入了海水温度、深度、盐度和酸碱度等变量,实现了Mac Kenzie声速建模和Ainslie&Mc Colm吸收系数模型的建模。仿真分析了各个参数对平均数据包延时、平均能量消耗以及平均吞吐量等网络性能的影响,结果表明声速模型与吸收系数模型的引入使得Aqua-Sim的仿真结果更加精确。此外,在MATLAB中实现了环境噪声模型的建模,得到了不同传播距离下的最优频率,分析了发射功率同通信距离和频率之间的关系。结果显示,在通信距离确定的条件下,选择适当的通信频率可以最小化发射功率,从而达到既满足高信噪比又节约能量的目的。     

信号模型简化对雷达仿真误差的影响

相对于功能仿真,雷达信号仿真的逼真度高,但运算量大。为了满足实时性要求,在构建雷达仿真模型中,采用了窄脉冲无调制信号代替线性调频(LFM)信号。对信号模型简化引起的误差进行了分析。首先分析了LFM信号通过相控阵天线后包络的变化,由此引起的对探测距离的影响,然后针对探测海上低空飞行的目标,研究了经海面多路径反射回雷达的目标回波的频谱,并仿真出两种信号的回波幅度。结果表明,信号简化对距离探测和传播特性的仿真无影响。文中分析方法在构建仿真模型时具有一定的借鉴作用。     

非合作水声脉冲信号的单水听器匹配场定位研究

该文以非合作水声脉冲信号为对象,研究非合作条件下水声信号的单水听器匹配场定位。首先根据水声脉冲信号的短时瞬态非平稳特性,设计具有自适应径向高斯核函数的时频分布进行频率估计。然后利用声场传播模型计算声场,求解海洋信道脉冲响应。由计算出的信道脉冲响应和水听器上的接收信号,使用时域最小二乘的方法得到搜索网格区域上的拷贝场信号。最后通过建立误差代价函数,获得表征目标位置的模糊表面,实现利用单个水听器对非合作水声脉冲信号的匹配场定位。通过仿真实验和实际海试数据的验证,证明了该方法的有效性。     

基于博弈论的水声对抗效果评估研究

水声对抗干扰是目前水下战场作战的主要对抗方式,对抗干扰效果是衡量水声对抗器材作战效能的一项重要的综合性指标,定量地评估水声对抗器材的对抗干扰效果对试验、训练、演练和实战十分重要。这里采用博弈论的方法建立水声对抗评估模型,通过仿真计算与分析,定量地对水声对抗干扰效果进行动态评估,研究解决水声对抗的全系统、全过程评估问题。     

一种水声信号的模拟研究和检测

为了实现对水下目标的定位,提出一种CW信号与LFM信号组合的水声信号机制,并完成了模拟检测。该信号机制中CW信号用于测距,LFM信号用于测深。一组帧信号与三组行信号组合,共同完成目标定位,并且有效减小误差。仿真结果表明,该信号机制在水声信道中能有效的传输,被检测及实现定位要求。     

主动声纳的混沌波形设计和解调方法

该文为解决主动声纳隐蔽性差的问题,提出了一种新的波形设计方法:将特定编码调制到混沌信号中,作为主动声纳的发射信号。文中全面考虑了水声信道滤波和加性噪声对回波的影响,采用自适应滤波器解调回波,通过识别编码检测回波信号。提出了改进的相平面Lyapunov自适应滤波器作为解调算法。仿真结果表明:该解调算法在加性白噪声和滤波情况均有较好的解调效果,并能满足实时性的要求。与现有的主动声纳发射信号相比,提高了主动声纳的隐蔽性。     

基于DSP的鱼雷声自导实时仿真系统

以鱼雷声自导技术研究与性能评估为目的,建立了基于DSP的阵元信号级鱼雷声自导仿真系统.针对鱼雷声自导系统信号处理中数据量大的特点,采用具有多DSP结构的并行处理系统作为硬件平台,满足实时性要求.介绍了仿真系统的总体结构和仿真设备的基本功能,给出了多DSP并行处理系统的硬件结构,解决了大数据量阵元域信号的网络实时传输、多...     

下视条件下水声目标模拟器设计

针对在下视条件下水下目标的特点,开发了一种用于调试和试验目标模拟器系统。该系统以TMS320数字处理芯片和MSP430单片机为核心,突破了信号检测和抗互导等关键技术,实现了对目标回波信号的实时模拟。大大方便了深弹自导系统的调试和试验,该系统已经成功运用于水池、湖上和海上试验。     

基于矢量水听器的水下声学浮标系统设计

针对海洋安全技术发展对无人自主探测平台的迫切需求,设计了一种具有海洋目标探测功能的水下声学浮标系统,该系统声学探测单元基于姿态感知复合同振式矢量水听器,水声数据采集与实时分析单元采用FPGA+DSP的设计方案,可控制声学探测单元工作时序,并完成水声和姿态信息联合信号处理。为验证水下声学浮标系统目标探测能力,在南海某海域开展目标探测能力试验验证。结果表明,深海良好水文环境条件、浮标采用定深漂流工作模式,对600 t级、10节航速航行科考船探测距离≥10.3 km。     

水声信道的计算机仿真研究

简要分析水声信道的传播特性,建立水声时变多径信道的数学模型,给出一种水声信道的多径传播的计算机仿真方法。通过仿真结果,分析水声信道多径传播的特点,有助于对水声信道的了解及相关问题的设计。     

激光空中探测水下目标的新方法研究

为了实现在空中利用激光技术对水下目标进行探测的目的,基于迈克尔逊干涉仪的基本原理,提出了一种从水面散射激光中获取水下声源信息的新方法。设计并实现了一套空中探测水下声信号的实验装置。实验结果表明：频谱分析图中的峰值频率即为水下声源的发声频率,系统能够实时探测发声频率在1 kHz～14 kHz的水下声源,且测量标准偏差小于7 Hz。该方法为航空遥感水下目标提供了一条新的技术途径。     

LS码在水声扩频中的应用及估计

水声多径干扰限制了水声直接扩频通信系统的进一步应用,选取性能更好的扩频序列可以提高水声扩频系统的抗干扰性能。在讨论了LS码特性的基础上,提出了将LS码应用于水声直接扩频通信中,并分析了LS码应用的优势。通过多径瑞利水声信道模型仿真,验证了LS码水声扩频通信的良好性能。利用了二次谱和奇异值分解的方法对LS码水声直扩信号的扩频序列进行了估计。仿真结果表明,该方法在信噪比为-11dB时还能准确的估计出LS码。     

一种水声信道自适应均衡算法研究

由声波传播的多途效应所引起的码间干扰及信号衰落,使得水下数据传输的速率和可靠性都大大降低。针对多途干扰严重的水声信道,将一种基于最小均方误差算法的信道自适应均衡器应用于水声信号处理中。对该均衡器的基本理论及其结构进行了归纳,结合水声多途信道的基本特点,建立了仿真模型,重点分析了步长参数、信噪比等对算法收敛速度和稳态误差等方面性能的影响,为实现高质量的水下信息传递提供技术支持。     

基于Chebyshev混沌序列的正交宽带调制解调方法

针对常规的相干解调和非相干解调在水声信道通信中可靠性差的问题,文中提出了一种基于Chebyshev混沌序列的正交宽带调制解调方法。该方法基于海洋水声信道环境与传播特点,采用统计特性接近环境噪声且具有尖锐自相关、宽带特性的Chebyshev混沌序列作为信息载体和同步信号,并利用欧氏距离分类器对接收信号进行非相干分类判决解调。该方法可有效抑制水声信道因多途传播而引起的频率选择性衰落和码间干扰,从而更好地实现低信噪比条件下可靠水声通信。仿真实验证明,在-10 dB以上信噪比环境下,文中所提通信方法在具有多途效应的水声信道上具有良好的通信性能。     

水下声信号激光探测技术研究

水下声信号激光探测技术采用了激光接收技术。它在空气中利用光波，而在水中利用声波，把两种最佳的信道和物理场结合了起来，是遥感探测水下声信号的一种比较理想的方法。水下声信号在水空气界面会引起表面波动而对打在水表面处的激光束进行幅度调制。利用直接光强检测方法可以检测受水下声信号调制的激光信号。本文在理论分析的基础上通过试验验证了激光探测水下声信号技术的可行性，同时对水下声信号光电探测存在的问题进行了探讨并提出了相应的解决途径。     

基于AR模型的水声信道盲估计算法

给出了基于AR模型的水下通信系统模型,利用基于输出序列自相关阵的Levinson-Durbin递推算法,在不需要训练序列的条件下估计得到信道传递函数,并恢复出原信号。与基于高阶统计特性方法相比,该算法运算复杂度低,估计速度快,更适合高速数据传输信道的估计。通过对水声信道参数盲估计的计算机仿真,验证了该算法具有较高的精度。     

稳定水声通信判决反馈盲均衡算法研究

水声信道环境恶劣,尤其是多径效应常会造成水声通信系统同步位置发生偏移,对均衡算法造成严重影响。从提高均衡算法稳健性的角度出发,在稳定性较高的归一化常数模算法基础上,借助早迟积分比相原理完成对采样位置的跟踪,并结合判决正方形方法提出一种归一化修正常模盲均衡算法。仿真结果表明,这种基于判决正方形的归一化修正常模盲均衡算法具有更好的收敛能力与稳定性,具有较强的抗干扰能力,能保证水声通信高效运行。