基于相关峰插值的五元十字阵被动声定位算法

针对基于传统时延估计方法的被动声定位算法精度提高受时延估计精度限制的问题,提出基于相关峰插值方法的被动声定位算法。该算法能改善 FFT变换带来的栅栏效应,根据声音信号的传播特性对信号低频频谱进行细化从而提高时延估计精度。通过计算机仿真和外场实验对比分析了基于互相关方法和基于FICP方法的被动声定位算法在五元十字阵系统中的定位精度。结果表明,基于 FICP 方法的被动声定位算法能够较好地对声源目标进行定位,且算法定位精度优于基于互相关方法的定位算法,具有较强的实际应用性。     

基于经验模式分解的广义互相关时延估计

提出一种基于经验模式分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的广义互相关时延估计方法,用来解决信号非稳态且采集信号的各个通道间存在相关性噪声的条件下如何提高时延估计精度的问题.利用EMD处理非稳态、非线性信号具有良好的自适应性的特点,将声信号分解为多个本征模态函数(Intrinsic ModeFunction,IMF),然后对相应的IMF进行互相关获得多尺度时延值.针对多个时延值不相等的问题,给出了选择精确时延的频谱一致性和时延矢量匹配两个准则,提高了该方法的实用性;并将这一理论应用于声阵列对声源的定位.试验证明:该方法能够在信号非稳态且采集信号的各个通道间存在相关性噪声条件下实现时延的精确估计,并提高了定位精度和时延估计的稳健性.     

基于二次相关的时延估计方法研究

以空间任意多元传感器阵列为模型,以被动定位算法为基础,针对传统时延估计方法中的互相关算法存在着估计精度不高的问题,提出了一种基于二次相关的时延估计方法。该方法首先对信号作自相关提高信噪比,再将自相关函数和互相关函数作相关处理得到时延值。理论和实验结果都表明:相对于传统的互相关时延估计方法,二次相关法可以明显的抑制噪声对信号时延估计的影响,提高时延估计的精度。     

界面反射对定位系统性能影响及应对策略研究

基于同步式水声定位系，统的定位解算原理，分析了单阵元时延估计误差对系统定位精度的影响。结合水声信道特点，揭示了目标位于不同位置时直达声和海面一次反射声相位差的变化规律；探讨了界面反射对系统定位精度影响的物理机理；并利用“相消干涉”信号前后“边沿”的时延差等于发射信号长度这一信号叠加特征改进常规信号检测器的信号处理逻辑，以提高信号检测能力和时延估计精度，减小多途影响，改善水声定位系统性能。仿真结果验证了该方法的有效性。     

智能雷弹被动声定位精度问题

主要研究反直升机被动声定位的精度问题．建立了定位的计算模型,重点分析了影响定位精度的因素,论证了保证定位精度所需要的采样率和采样分辨率,论证了采用高频窄带信号来提高时延估计计算精度的可行性,使得定位精度可以达到５％ 以上．还分析了一种压缩信号频谱方法来提高相关分析的分辨率,从而提高雷弹的定位精度．并在此基础上设计了实现目标识别和定位的系统结构原理框图．     

自适应时延估计算法在被动声定位系统中的应用

在被动声定位系统中，定向精度受到时延估计精度、阵列间距大小和声波传播速度变化等的影响，特别是对时延估计精度的要求较高。分析了传统时延估计算法在时延估计上的局限性，采用自适应参量模型算法实现了低采样频率下的高精度时延估计。完成了算法仿真，编制了DSP处理程序，通过消声室缩比实验验证，表明估计精度和运算时间可满足实际使用的要求。     

基于互相关和MUSIC算法的时延估计

为了避免相位干涉仪测向技术中存在的模糊问题,提高宽带信号时延估计的测量精度,把互相关和多重信号分类算法结合,引入到频域时延估计领域,研究了互相关MUSIC算法.利用互相关技术可消除非相关噪声,检测概率增加,减小了运算量.仿真结果表明,该算法具有较高的估计精度,较强的抗噪性和较强的鲁棒性,适用于电子对抗领域中的时延估计.     

声被动测向的多小孔径基阵联合宽带降序估计方法

提出了一种基于多个小孔径子阵的宽带声定位方法,并应用于低空多目标的无源定向中.该方法将目标源辐射的低频宽带噪声通过相干处理,然后构造近似的降秩估计器对目标进行方位估计,有效地解决了通常单个小孔径基阵难以满足的多目标分辨和定向精度要求.由于所构造的估计器不需要各子阵之间的位置信息,从而避免了伪峰和位置估计误差对方位估计的影响.仿真和实验结果表明,该方法提高了定向精度,给出了稳定的信号方位估计,能较好地实现大气声定位中对近距离多目标的分辨.     

目标声定位时延估计的对比研究

根据被动声定位的基本原理，对影响定位精度的关键因素进行了研究，讨论了战场环境中各种时延估计方法的使用条件和效能，分析了广义互相关法、相位谱法、自适应滤波器参量法，并进行了对比。用ＲＯＴＨ权函数广义互相关法对直升机声场信号进行相关分析。结果表明：广义互相关法较大地改善了时延估值精度以及检测性能，能够适应复杂的战场环境。     

一种改进的直升机声测被动定向算法

本文研究了相位谱时延估计算法在直升机被动声定向中的应用.提出了一种改进时延估计精度的新算法.并用实测直升机噪声数据进行了计算机仿真,验证了算法的有效性.仿真结果表明,该算法具有高的时延估计精度和算法鲁棒性,有重要的研究价值和工程应用前景.     

对抗条件下浮标基水声定位技术研究

浮标基定位系统利用水声侦察信号对待测目标进行定位时,时延测量精度是系统定位精度的关键因素。在非水声对抗条件下,传统的信号检测手段与分群开窗相结合的方法可以准确测得直达声信号时延并对待测目标精确定位,但在水声对抗情况下,由于对抗器材模拟回波的存在,传统方法的定位精度下降,甚至不能正确定位。针对这种情况,本文提出了一种基于时延匹配及信号多普勒的侦察信号辨识方法。理论分析与仿真结果证明,该方法有效可行。     

基于非等距线阵的水声同步时延差定位算法

针对水声定位系统是水中兵器试验或水声对抗任务所必须的基础测量系统,提出了基于水平非等距线阵定位技术、相关波门修正时延差等技术设计鱼雷水声同步定位系统的快速定位算法,介绍了该算法的工作原理和实时轨迹修正方法。经Matlab仿真对比验证表明该算法正确可行。该非等距线阵定位系统具有布阵灵活、经济可靠等优点,可在更广泛的阵元载体平台上安装使用,为设计鱼雷中远程、短基线或超短基线水声定位系统提供借鉴。     

鱼雷水声同步定位系统抗定位距离模糊算法及仿真

实时准确定位是对鱼雷水声定位系统的基本要求,研究了一种解决鱼雷水声同步定位系统定位距离模糊算法,分析了定位距离模糊的原因,提出了基于水平等距线阵同步定位、相关波门修正时延差等技术的快速定位方法,并进行了仿真验证。仿真结果表明,该方法具有不明显增加硬件成本、不穷举全部模糊解和无需先验位置信息等优点,可以为设计中远程鱼雷定位系统、短基线或超短基线水声定位系统消除定位距离模糊、锁定正确航迹提供借鉴。     

一种改进的水下运动目标远航程导航定位方法

当前水下运动目标定位主要采用船载水听器基阵-声信标跟踪定位方法和船拖水听器基阵-声信标跟踪定位方法,但这两种方法存在跟踪定位精度较低、实施难度大以及设备维护修理困难等问题。基于此,提出了采用水下目标加装光纤陀螺仪-差分全球定位系统(DGPS)组合制导技术,以实时测量、记录水下目标的航行姿态、航行速度和位置坐标,通过编码把目标的位置坐标数据实时转换为同步水声多频多脉冲时延编码信号发射,利用船拖水听器测量水声多频多脉冲时延编码信号,通过船载基站实时解算,从而实现指引测控船完成远航程水下目标的实时跟踪、定位、监测任务。试验结果表明,该方法可有效实现对远航程水下目标的跟踪定位和实时监测。     

一种基于量测伪距的EKF移动长基线AUV协同导航方法

在移动长基线(MLBL)定位中,由于水声信号在水中传播速度较慢,以及被定位AUV的白身运动,导致AUV与不同浮标的距离是在不同时间不同位置测量产生的,所以应用移动长基线会产生一定的时间延迟定位误差.本文针对该定位误差,提出了一种基于量测伪距的EKF移动长基线时间延迟算法,该算法利用扩展Kalman滤波,通过对AUV的位置状态的前推,重构了系统的量测方程,实现了量测方程同系统的量测量在时间上的一致性,有效地解决了时间延迟产生的误差.理论分析与仿真结果均表明,该方法可以显著提高导航定位精度.     

双基地声测被动定位算法研究与仿真

声测被动定位是声学监视技术的重要研究内容。为了对低空飞行目标进行定位,在单基地声测被动定位的基础上,研究了双基地声测被动定位方法,推导出了三种不同单基地估计参数情况下的双基地定位算法和定位方差。仿真表明,当声学基阵的时间延迟估计误差相同时,利用单基地的方位角和俯仰角进行双基地定位,其定位精度要明显优于利用单基地斜距与方位角或单基地斜距与俯仰角进行双基地定位的情况,而且采用不同的声学基阵对双基地定位精度也有一定的影响。该研究成果可直接用于空中运动目标,如飞机、导弹和无人机等目标的声测被动定位。     

基于以太网的鱼雷声自导电信号半实物仿真系统

由于鱼雷作战水声环境的复杂性，鱼雷声自导半实物( HWIL)仿真成为实验室环境下声自导系统设计与性能评估的重要手段。提出了一种基于以太网的分布式半实物仿真系统，采用电信号注入法模拟目标／背景信号，介绍了其构成方法及工作原理；详细讨论了窄带点目标、窄带体目标、混响和海洋噪声等主要目标／背景信号的水声仿真模型；给出了使用流水线阵列处理的仿真信号源硬件系统设计，并提出了延时滤波算法实现了多路仿真信号源的实时同步输出。相应的信号仿真试验结果证明了采用电子注入法实现声自导半实物仿真系统的有效性。     

基于数据融合的双基阵被动定位算法的研究

为了对低空飞行目标进行定位,提出一种基于数据融合的双基阵声测被动定位方法,并对定位算法和误差进行了理论分析和数值仿真。该方法采用单基阵估计的目标方位结合双基阵阵间时间延迟的方法进行目标融合定位,充分利用了基阵间的相干性。仿真表明,该方法具有较高的定位精度。该研究成果可直接用于空中运动目标的定位,也适用于地面运动目标的定位,还可推广到多基阵的运动目标声测被动定位。