仿真显控系统的VC实现及水声定位中的应用

本文从超短基线定位系统对显控软件功能的实际工程需求出发，采用基于Visualc＋＋的开发环境，设计了定位系统软件的总体结构与工作流程，并对软件的框架结构和关键技术进行了研究。通过海试，验证了软件的可靠性，实时性，及与硬件的协调性。实验结果表明，采用VC＋＋实现的超短基线定位显控平台简单实用，满足水声定位的工程需要。     

面向AUV水下对接的轨迹跟踪控制研究

针对欠驱动AUV的特点,面向水下对接的应用需要,在考虑其非完整约束的条件下,对水下机器人的非线性系统的可控性进行深入分析,并推导如何将非线性系统通过反馈变换转换成链式模型,在此基础上提出一种使用近似线性化的全状态反馈进行三维链式控制器设计的方法。最后,为了验证轨迹跟踪控制器的控制性能,在Matlab仿真环境下进行了实验,结果表明该方法可以实现路径跟踪误差的全局渐近稳定,验证了其有效性和合理性。     

抛投体水下定位技术研究

对水下抛投体的跟踪测量方法进行了研究比较,分析了声纳技术、超声波技术及水下全球定位系统应用于抛投体水下测量的可行性,提出了采用GPS结合超短基线水下定位技术的设想。     

水声数据传输中较大功率高可靠性发射机的研究

为了把电信号转成声波进而在海洋信道中传输，研制一种高可靠性的水声发射机显得格外重要，通过研究水声发射机较大功率应用时，传统推挽功放在采用方波激励驱动电抗性负载所面临的可靠性问题，进一步提出在电路上的各种改进措施，从而避免了因空载、单边激励等原因对功率器件的损坏，并且通过长期的出海考验，证实了改进后发射机的高可靠性，因此对整机的性能有很大的改善，同时这些改进方案对于提高结采用ＰＷＭ信号驱动电抗性负载     

AUV同时定位与跟踪算法研究

为了提高自治水下航行器的水下适应能力,对比目标跟踪与协同导航的概念,并仿照同时定位与制图方法,提出了基于EKF-SLAM框架和FastSLAM框架的自治水下航行器同时定位与跟踪算法.根据装备在携带低精度自定位传感器AUV上的声纳传感器持续探测非合作目标并估计目标航迹的同时,利用探测到的AUV与目标间的相对信息修正其自身航位推算带来的累积估计误差,从而提高AUV的自定位精度,AUV的定位和目标的状态估计同时进行,且要满足一定的精度.仿真比较了所提出的两种算法的精度,并验证了算法的有效性和一致性.     

高精度水声定位技术的发展现状及关键问题

随着海洋开发活动的深入,海洋定位与导航的需求从水面以上转变为水上、水下的全部海洋空间.尽管全球导航卫星系统极大地推动了大地测量与导航定位领域的全新发展,但电磁波在水体中快速衰减的特性使其无法直接用于水下目标的定位与导航.声波在海水中具有良好的传播特性使得水声定位技术被广泛研究,不仅研发出了多种民用领域常用的水声定位系统...     

水声传感器网络节点自定位的遗传算法优化研究

水声传感器网络节点自定位技术是传感器网络在海洋环境监测应用的基础。针对质心算法在随机分布中定位精度较低的缺点,采用信标节点与未知节点之间的距离作为约束,并对该约束采用泰勒级数方式展开;由此建立相应的数学模型,通过遗传算法对该模型进行优化;此外,根据信号传播特点,采用的是等高线传输模型。仿真结果表明,该方法能够实现水声传感器网络未知节点的有效定位。     

基于自适应滤波长基线组合AUV定位算法

针对水下环境噪声干扰以及水下时延误差等问题,提出基于自适应滤波长基线组合AUV定位算法。该算法采用长基线组合导航定位系统,以捷联惯性导航系统为主,长基线定位系统为辅,消除时延误差实现误差补偿;再引入自适应滤波算法,使用卡尔曼滤波算法对系统进行信息融合来矫正累积误差实现自适应滤波定位。仿真实验表明,该算法能有效消除水下复杂环境中的噪声干扰对AUV定位精度的影响,提高算法对未知噪声的适应性和定位精度。     

基于单信标的水声定位信号设计及捕获算法研究

基于单信标水声定位方法,提出了线性调频（linear frequency modulation,LFM）信号和扩频码组合的新型信号的设计方案,并针对 LMF 信号提出了基于分数阶傅里叶变换（fractional Fourier transform,FRFT）的信道估计和检测算法。结果表明,所提出的信号设计方案结构简单,检测方法直接有效,可直接确定多途径数,能量在最佳阶数时聚集,抗噪性良好,且利用调频斜率不变的性质,对接收信号无需再进行一维或二维搜索,较大降低了计算量。     

水声通信技术研究进展

介绍水声通信技术的发展历程与技术现状.围绕水声通信与海洋信息技术教育部重点实验室(厦门大学)水声通讯课题组的研究方向,介绍课题组在水声信道传输特性与匹配方法,水声语音、图像、数据通信技术研究,水声网络与立体通信等领域的研究进展和研究成果.     

自适应动态周期下的移动水声网络自定位算法

针对移动水声网络中定位精度与通信开销之间的矛盾,提出一种自适应动态周期下的移动水声网络自定位算法.该算法根据系统状态估计与观测采样之间的残差,设计自适应的动态周期选择机制和非均匀的动态更新网络定位周期,进而实现非均匀动态周期下的移动水声网络高精度预测定位.该算法无需大量通信观测即可实现移动节点位置的实时跟踪,达到了定位精度与通信开销间的平衡.仿真结果表明,所提算法既保证了网络的定位估计精度,又减小了冗余定位通信开销,实现了有限通信开销下的高精度定位,更适用于精度要求高且通信带宽有限的水下环境中.     

水下爆炸--高功率宽频带的水声干扰源

该文介绍了通过实验获得的淡水中水下爆炸的一些水声学特性,包括爆炸声信号的功率谱和声压衰减特性。进行了用水下连续爆炸噪声干扰多频制、具有伪前置脉冲的声纳信号的试验室试验。实验表明,作为一种高功率、宽频带、无指向性的水声声源,水中爆炸可以在水声干扰方面发挥重要作用。     

基于水声的水下无线通信研究

介绍在水声随机多途径传输的信道中,基于水声的水下无线通信的方法及其实现。海洋环境的水声信道不仅是一个极其复杂的时-空-频变随机多途径传输信道,尚有环境噪声高、带宽窄、载波频率低、传输延时大等因素制约数据传输速率。介绍的通信方法及支持实现的关键技术,都对这些方面的影响予以考虑。做出的语音、图像以及数据3种不同的应用系统,多数已通过海上实验,效果良好,可实际应用。并指出国际上技术先进的国家致力这领域研究的也仅在最近才有极少数取得重大突破,该结果展示它与国际近于同水平同步地进展。     

水声探测技术综述

随着海洋开发的日益深入,用于水下探测的相关技术越来越受到人们的重视。水声测深技术作为用于水下探测的一种重要技术,主要用来测量水中物体的位置及形态和对水下地形的描绘。本文简要介绍了水声探测的基本原理,分析了其中的关键技术,并对其未来的发展进行了展望。     

波形未知的水声脉冲信号双阵元相关匹配场定位

针对波形未知的水声脉冲信号,提出一种基于双阵元的相关匹配场定位方法.通过水听器所接收到的信号和声场传播模型算得的海洋信道脉冲响应,对所划分的搜索网格区域采用时域最小二乘的方法获得每个网格点位置上发射信号的估计值.由估计出的发射信号与信道脉冲响应卷积产生相应的拷贝场信号;通过计算双阵元接收信号的相关函数与拷贝场信号的相关函数之间的误差,构造定位函数的模糊表面,实现双阵元对波形未知的水声脉冲信号的匹配场定位.采用2种声传播模型分别对连续波(CW)脉冲信号与线性调频(LFM)脉冲信号进行仿真实验,结果表明,该方法不受信号形式和声传播模型的限制,克服了传统匹配场处理由于阵元个数过少而导致的定位模糊表面旁瓣过高的问题,具有较好的定位效果.     

自航式声诱饵的艇载短基线阵定位方法研究

针对自航式声诱饵的战术使用特点和潜艇艇型特点,探讨利用艇载式短基线测量阵对其进行定位的方法,并对短基线测量系统的组成功能和阵形进行初步设计。文章还研究短基线测量阵的定位解算方法,并对典型工况下的测向误差分布进行仿真分析。仿真结果表明,系统在5km范围内的测向精度优于1?,能满足自航式声诱饵海上对抗效果的评估需求。     

水声传感器网络及其在海洋监测中的应用研究

针对海洋监测水声传感器网络中的基础性问题,分析和总结了近年来相关的主要研究方向和重要研究成果。同时,深入讨论了海洋监测水声传感器网络研究所面临的挑战和亟须解决的问题,为今后的研究提供了方向。     

一种基于Logistic映射的水声混沌信号测距方法

在浅海水声定位系统中,针对传统声呐信号持续时间长、效率低、正交性差的问题,提出了一种抗噪声、快速、窄带的水声混沌信号。通过推导Logistic混沌序列的混沌性和相关特性;并据此将具有混沌特性的相位信息对混沌序列进行调制。理论表明调制后的水声混沌信号具有正的Lyapunov指数、理想的相关性和窄带性。水域数据分析显示,水声混沌信号依旧表现出混沌性和窄带性;并且与同水域实验的m序列相比,定位精度提高了5 cm左右,信号时长缩短了73 ms,为海洋中动态目标的快速定位提供了参考。     

全驱动AUV动力定位系统滑模控制研究

针对自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)动力定位控制易受浪流扰动影响的问题,提出了一种基于扩张状态观测器的全驱动AUV动力定位系统滑模控制(sliding mode control,SMC)方法.结合团队设计的"探海Ⅰ型"自主水下机器人,建立AUV空间运动模型,以滑模控制...     

波浪条件下空投AUV入水数值模拟

针对波浪条件下空投自主式水下运载器(AUV)低速入水(伞降或低空空投)工况,采用计算流体力学方法进行数值模拟.计算了5套不同分辨率网格的AUV入水情况,证明了所采用的网格设置能很好地满足AUV入水数值模拟.分析了AUV在波峰、波谷等不同入水点处受力情况.入水点在波峰和波谷处AUV受力较大,且这两点处x方向上受力变化趋势...