无线遥控、浮标式水下目标跟踪定位系统

设计了一种新型的水声定位系统克服传统长基线定位系统操作复杂、工作效率低等弱点。通过在海上布放浮标阵,在较大范围内监测目标运动信息;组建海上无线局域网络实现浮标与基站的数据交换;加装DGPS接收机,动态获得浮标的大地坐标,用于水下目标位置的解算。系统已通过了海试,试验结果表明系统具有作用距离远,定位精度高,操作简便等优点,其可行性及可靠性也得到了验证。     

基于解析振速的ESPRIT算法

基于声矢量传感器在二维平面波入射时的输出信息,提出了其"解析振速"的输出模型,将目标的方位信息蕴含在输出信号的相位之中,并由此得到了矢量阵的输出模型.当ESPRIT算法应用于矢量阵时,由于矢量阵的内禀属性,旋转矩阵不再与阵型和信号的频率有关,只与目标方位信息有关,从而能够实现任意阵型全空间的无模糊测向.理论分析和仿真表明:本算法无需先验已知阵型;单声矢量传感器也可以应用ESPRIT算法,且此时其性能逼近克拉美-罗界.湖试表明本算法是有效的.     

矢量阵强相干干扰抑制技术研究

提出了一种单矢量传感器相干干扰抑制技术,并推广到声矢量阵来抑制强的相干干扰.利用声矢量传感器组合指向性零点可电子旋转的特点,用自适应抵消技术抑制各阵元数据中的相干干扰,可获得相对"干净"的信号,对该信号进行矢量阵波束形成,达到强相干干扰抑制的目的.计算机仿真和湖试试验结果表明:该方法能有效抑制方位已知的强相干干扰,结合矢量传感器的组合指向性可电子旋转的特点和自适应抵消技术,加上声矢量阵的指向性增益,可达到用声矢量阵有效抑制强相干干扰的目的.     

舰船辐射噪声源定位及亮点信号提取方法研究

为了降低舰船的辐射噪声,需要了解舰船辐射噪声源的分布情况以及各部位辐射噪声的特性.为此介绍了一种聚焦波束形成声图被动定位法,可以给出噪声源位置分布图;并基于此提出了亮点信号提取法,用于分离提取各部位辐射噪声信号;针对强声源信号会对弱声源信号的定位及提取产生影响的问题采用自适应干状抵消法,抵消强声源信号来改善对弱源的声图定位效果及亮点信号提取效果.仿真研究表明,亮点提取法可有效的分离提取各亮点信号,得到的各个信号与其对应的辐射声源信号具有良好的相关性;自适应干扰抵消法可以有效减小强声源对弱声源定位,提取等的影响.     

聚焦波束形成声图近场被动定位技术仿真研究

介绍了一种近场高精度被动定位方法——聚焦波束形成声图定位。针对全方位扫描声图定位计算量大的问题,提出了先利用中阵测向再对测得方位附近小角度进行扫描的方法,可有效减少计算量;针对单一频段存在声干涉现象提出了分频段融合的方法,可有效抑制因阵形产生的声干涉,降低声图旁瓣;为了克服多途干涉对声图质量的影响,分别采用了虚拟时间反转镜和虚阵抗多途测量技术,均能很好地抑制多途。以水平线阵为模型的仿真结果表明,聚焦波束形成技术能够实现被动目标的近场高精度定位。     

虚拟时间反转镜Pattern时延差编码水声通信

提出虚拟时间反转镜(VTRM)算法,并基于Pattern时延差编码(PDS)水声通信体制,研究了VTRM在水声通信中的应用。PDS水声通信体制利用Pattern码元出现在码元窗的时延差值进行时延编码,具有稳健的通信性能。虚拟时间反转镜技术具有空间聚焦和信道均衡的性质,将其应用于PDS体制水声通信中,较时间反转镜(TRM)简单易行却又具有TRM的性质。计算机仿真结果表明,VTRM有效地抑制了水声信道严重的多途扩展对Pattern波形的畸变,提高了通信质量。     

分组M元扩频Pattern时延差编码水声通信

针对水声通信中通信速率和频带利用率不高的问题,提出将M元扩频技术与Pattern时延差编码相结合,将多进制扩频码作为Pattern波形进行时延差信息调制,在接收端利用拷贝相关器解出信息,提高了系统的通信速率和抗干扰能力;在此基础上又提出了分组扩频的概念.对发送端扩频码进行有效分组,利用其良好的正交性,将各组挑选出的扩频码并行传输,进一步改善系统的通信速率和频带利用率.在信道水池内进行了通信实验,在2.5 kHz带宽内,M元扩频PDS系统通信速率为91 bit/s,分组M元扩频PDS系统可达302bit/s,误码率为1×10-4,实验结果验证了该系统的可行性和鲁棒性.     

近场声聚焦波束形成与波束零陷研究

为分析舰船各部位辐射噪声源分布情况,采用近场聚焦波束扫描声图被动定位法,对测量区内各个位置进行逐点波束扫描,根据各点波束输出功率绘制噪声源的分布图.提出近场波束零陷形成方法,在强辐射声源位置形成波束指向性零点,减少其对其他部位波束扫描的影响.仿真结果表明:该方法提高了对弱声源信号的检测和定位能力,改善了聚焦波束扫描声图质量.     

动态自适应Pattern时延差编码水声通信

针对Pattern时延差编码(PDS)水声通信中常规解码不能适应信道变化及收发节点运动的问题,提出了一种动态自适应解码方法.该方法采用变长滑动窗动态地搜寻每个携带信息的Pat-tern码元,根据解码结果实时地修正下一码元偏移量,将有用信息最大限度地送入拷贝相关器进行解码.该方法能够较好地自适应信道起伏及收发节点距离变化对信号造成的影响,使系统性能较常规拷贝相关解码大幅提高.在吉林省松花湖的试验结果表明,采用动态自适应解码的PDS通信体制,在距离1000m通信时,误比特率较常规解码降低一个数量级,1500m时实现了无误码通信.该方法简单实用,适应性强,为构建高速、稳健的水下通信网打下了良好基础.     

声速分布深海超短基线定位算法

超短基线定位系统因其基线基阵尺寸小,易于安装而常被用于海洋科学领域,而改进深海条件下,长程超短基线的定位算法以求得到更高的定位精度势在必行.以超短基线定位原理及传统的超短基线定位算法为引子,提出了一种简便的可用于任意声速分布的定位新算法,并通过计算机仿真比较验证了该算法的有效性.