激光致声水中辐射声场的方向性研究

文章针对现有声纳技术探测水中小目标的实际困难,从激光致声辐射声场的线性模型出发,应用声纳基阵的波束形成原理,建立了等离子体圆盘模型,对激光致声水中辐射声场的方向性进行了理论研究,得到此声场的方向性图,进而分析和比较了功率不同的激光束所激发的辐射声场的方向性,并得出一定的规律.     

基于四阵元水听器的被动声纳定位接收装置设计

在水下科研试验中经常需要找寻测量声源位置方向,大型水下声纳基阵系统定位精度高,位置精确,但是投入使用的人员,成本也相应的要高,搜索范围固定,在不确定搜索声源位置时使用大型声纳来搜索效果不是很理想.针对大型基阵声纳的局限性,设计一种便携式被动声纳接收装置.该装置可以搭载于机动船上,方便远距离搜索,依靠铅酸电池供电可以支持长达10小时以上连续开机工作,而且具有低成本、低功耗、便携性强等优点.     

线性调频扫描波束线列阵发射系统

介绍了调频扫描波束的原理,以及使用DSP产生发射信号的16基元线列阵发射系统。该系统可在发射调频脉冲的同时连续扫描搜索平面,进行目标测向测距。通过发射和接收双重波束形成,将同一尺寸基阵的方向性指数提高20dB,并大幅度简化接收设备。这一技术可用于雷达和声纳设备上。     

基于VXI总线的水声基阵信号采集与分析

针对水声基阵信号采集通道多,数据传输量大,采用基于VXI总线的商业货架仪器开发了一套32通道阵列信号采集及高速实时数据记录系统,并对采集的数据进行阵列信号处理;对该系统的硬件集成、软件设计及阵列信号处理测试程序集的开发作了介绍。该系统集成度高,具有良好的便携性和可扩展性,在水声基阵信号采集与分析中广泛应用。     

一种基于盲分离技术的声纳浮标场多目标定位算法

该文基于盲源分离的思想,针对由单传感器声纳浮标组成的声纳浮标场,在窄带背景下提出了一种新的声纳浮标场多目标定位算法。仿真实验结果表明,在很好地恢复了目标信号波形的同时,该算法能准确地估计出目标的位置。     

低频声源的设计与实现

主要论述低频声源设计与工程实现的关键技术和方法，内容包括信号产生的硬件设计、软件开发和系统调试。在工程实现中，选用器件8279和单片微机89C52，开发了一个实用的，多功能，低频信号源系统。该系统能产生多种声纳信号，包括声纳主动和被动信号，波形参数，如频率，周期、脉宽、幅度等，均可通过键盘设置，水池试验证明，该系统可满足低频声源的指标要求。     

音频强声系统的设计与实现

研究目的是设计和实现一套音频强声系统,用于输出高强度噪声和语音,用于强声拒止和远距离语音传输。首先,基于声学理论知识和阵列波束形成基本原理,运用有限元和边界元方法进行声学仿真,设计扬声器基阵阵型;其次,基于声学仿真结果对音频强声系统加以实现,在全消声室环境测试系统辐射指向性,对比声学仿真和测试结果并得出结论;最后,使用音频强声系统进行躁怒度主观评价实验,研究人群对音频强声系统辐射声场的躁怒度评价及影响评价的因素。     

声纳信号发生器通信控制模块的设计与实现

文中针对某型声纳维修训练系统的通信需求,结合声纳信号发生器的特点,提出了基于C/S模式的通信控制模块设计方案。模块采用Winsock网络编程技术实现了客户机与服务器间高速局域网通信,服务器响应客户机的请求后,输出数字控制量并利用PCI-1711的12位D/A转换功能,将数字控制量转换为模拟信号,从而实现声纳信号发生器任意波形产生。该信号发生器输出信号的幅度、频率、脉宽、持续时间等参数均可通过网络通信方式设置,并易于调节。本系统控制灵活,具有较高的实用价值。     

基于改进DPC方法的合成孔径声纳运动补偿研究

合成孔径声纳(Synthetic Aperture Sonar,SAS)成像的难点之一在于声纳基阵载体的不稳定运动影响了合成孔径上水听器接收信号的相干性,其结果将导致图像的畸变和图像分辨率降低。本文在分析基本偏移相位中心(Displaced Phase Centers,DPC)方法的基础上,提出了一种在没有冗余的相位中心而数据在空间的相关性较强时适用的DPC算法。改进的DPC算法能够有效地估计并补偿声纳基阵的侧摆(sway)和偏航角(yaw)导致的运动误差。通过仿真和实验数据验证了算法的有效性。     

一种声纳接收机测试用信号源的设计

设计一种声纳接收机测试用信号源,该信号源的工作原理基于DDS技术和对数DAC。实验表明,该信号源能精确控制输出信号的频率和幅度,并可使其输出信号幅度达10μV级。     

基于小型阵列探头的声波分离方法研究

声级计等现有的声压在线测量工具并不能够抑制干扰噪声对测量精度的影响,针对这一问题提出了一种基于小型阵列探头的声波分离方法,该方法以球波函数叠加逼近理论作为分离算法的基础,可应用于噪声环境下目标对象辐射声压的简易快速准确测量。为验证该方法的可行性,设计了一个由5只传声器组成的小型立体阵列探头,在含有干扰声源的声场中,通过对探头所测得的复声压信号进行声波分离算法处理,便可将测量对象辐射的声波从存在干扰声波的声场中分离开来。数值仿真及实验结果表明,通过该方法可以简易快速地得到较好的声波分离效果。     

匹配场噪声抑制--一种波束域方法

拖船噪声是一种具有多途角扩展的宽带相干干扰,而拖船噪声抑制是拖线阵声呐系统中的关键技术之一。在现有后置波束形成干扰抵消器的基础上,提出了一种用于本舰干扰抵消的波束域方法,即利用本舰噪声在拖线阵上的拷贝场向量直接进行干扰波束的形成,从而更好地消除本舰强干扰。在环境参数不确定和扫描方向向量存在误差的情况下,该方法比以往研究的阵元域匹配场噪声抑制具有更稳健的性能。仿真结果验证了提出方法的有效性。     

声阵列技术在雷达传动系统异响故障诊断中的应用

声阵列技术通过特定方式排布的声传感器阵列接收声场信号,采用波束形成原理对声场信号进行特殊处理,获取噪声源的幅值、相位、方位等信息,得到声场的空间分布,实现混响环境多个声源的检测与识别。针对某轮轨式大型相控阵雷达天线座滚轮的异响噪声故障,基于声阵列噪声源识别技术,利用平面螺旋声像检测系统对滚轮噪声的辐射声场进行测量,获得了滚轮噪声的频率特性和声场能量分布特征,并通过声场图像和光学视频图像的透明重叠,以云图方式准确直观地呈现了滚轮噪声源的频率、分布位置。研究结果表明:声阵列技术能够快速准确地进行噪声源的诊断和空间定位,为雷达传动系统异响噪声故障的诊断分析提供了有效的工程经验。     

利用相位时频掩蔽的麦克风阵列噪声消除方法

本文提出了一种在干扰声源和背景噪声存在条件下麦克风阵列噪声消除的方法。麦克风阵列通过波束形成增强由导向矢量所指定方向的目标声源来抑制背景噪声。然而,现有的波束形成算法在干扰声源存在的情况下,无法进行准确的导向矢量估计。为此,本文提出一种基于音频信号互相关功率谱相位的麦克风阵列噪声消除方法。首先通过音频信号的相位时频掩码估计导向矢量,并对其进行波束形成,从而有效抑制干扰声源和背景噪声;然后利用语音存在概率,采用最大似然的方法估计波束形成后信号中残留的干扰噪声功率谱密度,对其进行后处理,进一步抑制残留干扰和噪声。实验结果表明在干扰声源和背景噪声存在的条件下,所提方法有效地实现了麦克风阵列噪声消除,且各种性能指标优于基线方法。      

一种水下有源噪声抵消系统的设计

潜艇的自噪声是影响潜艇被动声纳系统性能的重要因素。对接收信号中的潜艇自噪声进行有源抵消,从而可提高被动声纳的作用距离。该文设计了一个针对舰艇艏端被动声纳平台的本艇自噪声有源抵消系统,并设计了其试验系统方案。采用直接-并联型结构的多通道有源陷波器和滤波最小均方误差算法(FXLMS)自适应滤波算法,有效地抑制了潜艇自噪声中的线谱分量,提高了接收端的输入信噪比,提高了被动声纳作用距离。     

用于被动声纳微弱目标检测的宽带最大信噪比方法

本文尝试利用匹配场处理中的能量匹配思想，对阵列波束形成进行优化，用于解决水下目标被动声纳微弱信号检测问题。首先，本文对比了基于线性非相干、MVDR非相干、线性相干和MVDR相干四种匹配场处理器的检测方法的性能，之后分析推导了线性非相干处理器的输出信噪比和输出功率，得出了在声源频谱起伏增大时线性非相干处理器的检测能力会下降的结论。为了得到更高的输出信噪比，本文提出了最大信噪比处理器，在理想情况下可以在处理带宽上达到最高的输出信噪比。最大信噪比处理器没有通过归一化消除声源的影响，而是利用声源频谱的估计值和拷贝场直接对接收数据进行匹配。本文证明了最大信噪比处理器的检测能力优于线性非相干处理器，并且通过仿真实验进一步验证了这个结论。      

被动合成孔径声呐阵列目标远程定位

该文讨论了被动合成孔径声呐远程定位问题。首先得到了合成孔径声呐阵列接收的声场方程,利用简正波滤波新方法,通过短线阵的水平移动,实现远程目标方位、深度及距离的定位。数值仿真结果表明,通过阵列的移动,可以合成大的孔径,提高目标的方位、距离估计精度。对合成孔径声呐阵列,利用简正波滤波方法可以很有效地实现对目标方位、深度及距离的估计。     

一种新的基于 EEF 准则的空间声源个数估计算法

针对指数嵌入族（ Exponentially Embedded Families ,EEF）准则在快拍数小于阵元数情况下无法估计声源个数的问题,本文提出一种新的空间声源个数估计算法。首先通过球麦克风阵列采集空间声场高阶信息,建立球阵列信号模型,将声源个数估计扩展到三维空间。继而将观测信号空间分解为信号子空间和噪声子空间,利用最小均方差（ Minimum Mean-Squared Error ,MMSE）方法估计观测信号空间及噪声子空间的协方差矩阵,确保矩阵估计的一致性和准确性。在此基础上改进似然比函数,同时引入新的自由度计算,使得算法在快拍数小于阵元数的情况下能有效估计声源个数。仿真结果表明,在进行空间声源个数估计时,相对于EEF准则,新的算法不仅适用于快拍数小于阵元数情况,同时提高了估计准确率。     

线性调频脉冲阵的研究

本文以声呐为例讨论了应用啾声(Chirp)信号于线阵的问题。文章研究了在接收机输入端混有噪声的条件下线性调频脉冲阵的波束形成的可能性。理论分析和计算机模拟表明,系统具有良好的距离分辨率、角度分辨率和高的信噪比增益。