多波束测深声纳技术研究新进展

多波束测深声纳已成为国内外海洋科学研究、海底资源开发、海洋工程建设等海洋活动中最主要的海洋调查勘测仪器之一。以多波束测深声纳为对象,详细介绍了国内外多波束测深声纳产品的发展情况,重点阐述了代表当前多波束测深声纳发展趋势的超宽覆盖、高分辨、高精度、多功能一体化探测等核心技术的研究进展,最后结合实际的海底地形地貌探测需求,给出了多波束测深声纳技术未来发展的展望。     

双（多）基地声纳浮标系统在反潜中的应用研究

在双基地声纳系统中，根据能量关系推导出双基地声纳系统最大可探测范围的数学模型；在此基础上，讨论了用双（多）基地声纳浮标系统布放直线阵、圆形阵时的阵形宽度、搜索面积及所需浮标数，并将之与传统被动浮标阵进行了比较．结果表明：采用双（多）基地浮标阵可以在一定程度上节省浮标数，提高了浮标的使用效率．     

基于软件声纳概念的波束稳定

声纳载体航向和姿态的变化,会使声纳出现很异常的局外数据,从而使诸如多普勒计程仪、多普勒分层流速测量仪、三维前视声纳、地形匹配导航声纳、单/多波束测深仪以及多波束鱼探仪等声纳的性能下降。如果三维声纳采用软件声纳的结构,就可以方便地实现动态波束稳定,从而使声纳的测量精度得到提高。对软件声纳、波束稳定的原理与实现途径作了分析。分析表明:若能实时地得到声纳载体的航向角、纵倾角和横摇角,并且能动态地改变波束的方向,就可以随时随刻地稳定声纳的波束。     

一款高频弧形换能器

多波束图像声纳广泛应用于水下工程实施、浅海地貌测绘、蛙人和水雷等水下小目标的探测识别,高频弧形换能器是多波束图像声纳的重要组成部分,用于发射高频宽波束声波.通过理论公式计算了宽波束高频弧形换能器的指向性图,分析了指向性特征：主波束内存在连续的震荡起伏,震荡幅度由中心向两侧逐渐增大,在波束边缘处出现最大值,波束中心幅值比最大值减小1~2 dB左右.采用1-3型压电复合材料,研制了一款宽波束发射的高频弧形换能器,换能器谐振频率为440 kHz,最大发送电压响应为162 dB,-5 dB水平开角为107o,-3 dB垂直开角为26o,可应用于多波束图像声纳.     

浅水多波束技术在海底目标探测中的应用

1引言 多波束系统[1]是海底探测类声纳的最新形式之一.与传统的单波束测深仪相比,多波束系统具有测量范围大、速度快、分辨率高的特点,从而使海底地形测量技术发展到一个较高的水平.我国从20世纪90年代开始陆续从国外引进多套多波束测深系统,分别应用于海道测量、海洋工程测量、海洋划界测量、海洋资源调查等多个领域[2],在国民经济建设中发挥了重要作用.     

舰壳声纳定向的摇摆不稳定性坐标逆变换修正

本文指出了舰壳声纳波束方位的摇摆修正与目标方位值的摇摆修正的不同之处。着重叙述了波束不能垂直俯仰的舰壳声纳在恶劣海况下工作时,它的目标方位值的摇摆修正方法,并推导了修正公式,最后给出了六级海况下的计算机多点模拟验证的结果,证明该方法能使声纳的目标方位值不受舰船摇摆的影响。     

参量阵声纳的新应用分析

介绍了近几年国外参量阵技术在浅海探测声纳、吊放声纳、鱼雷自导声纳、浅海水声通讯等方面的应用进展情况。针对频率为30kHz的线性小目标探测声纳,对原频90kHz、差频30kHz的非线性参量阵进行了性能估算,结果表明,参量阵声纳在高混响背景下探测小目标的性能优于线性声纳。文章还分析了参量阵声纳的新应用所面临的一些技术难点,给出了一种相对简单的宽带参量阵的实现方法。     

海洋测绘技术的最新进展

海洋测绘技术主要是指对海底地形、地貌和海底浅地层剖面的测量。这些信息无论在军事上还是在海洋资源开发上都是必不可少的。海洋测绘设备是在传统的单波束回声测深仪的基础上发展起来的，它们的探测扇面在船两侧达到很宽的区域而在行进方向上则很窄。以处理回波的方式不同可分成三种类型：（１）基阵为收发合置的，宽波束接收的常规旁侧声纳。６０年代初，美国“长尾鲨”号核潜艇失事沉没是促进这类声纳迅速发展的直接原因。这类旁侧声纳能给出高分辨率的地貌图象，但要与测深仪一起使用才能获得海区的深度信息。（２）由两个与发射阵平行…     

探测高速小目标的声纳信号波形设计

针对用主动声纳探测水下高速运动的小目标存在的主要干扰,海面,海底混响和接收信号的起伏,讨论了宜采用的声纳信号形式,在混响信道中,对高多普勒目标采用加窗的长ＣＷ脉冲是合适的,而根据多途信道中回波存在的起伏的特点,需要采用多频脉冲,最后给出了用探测高速小目标的声纳最佳发射信号形式和频率编码方案。     

美国声学专利述评选译

1.用于形成图象的声纳换能器系统此主动声纳系统由高出海底2m左右的拖体载运。工作频率为2MHz,在2～10m距离内以45°扇面对海底前向区域扫描。它用一组(共5个)换能器21～25来实现这样的操     

宽带与窄带模型下的时延——多普勒滤波比较

1引言在主动声纳探测中,估计目标的径向距离和径向速度是其重要目的之一。通常是通过发射信号与接收信号的拷贝相关来获得模糊度函数[1],实现时延--多普勒滤波的。时延对应着目标的径向距离,多普勒频移对应目标的径向速度。窄带模型是宽带模型的一种弱化,它操作简单,方便运算,但当发射信     

远程侧扫声纳的一些最近结果

侧扫声纳是一种研究海底的技术,它与其它地球物理学的方法相结合,利用记录和显示斜入射角下的海底混响来研究海底。声纳换能器设计成水平束宽为1.5到2.5度,垂直束宽稍大,约10到15度。它安装在对于横摇和艏摇足够稳定的载体上,载体在与主波束成直角的方向曳航。在规则的间隔内发射声脉冲,相邻发射之间记录混响。主波束由水平方向向下倾斜,以便以掠入射角击中海底。发射脉冲的带宽由需要的距离分辨率支配。     

多波束系统在水下探测中的应用

由于单波束在水下探测的局限性,因此为实现大范围,全覆盖和高精度的探测,本文对多波束系统在水下探测中的应用进行研究。在介绍多波束系统的构成与测量的基础上,结合水下探测项目,通过多波束系统波束脚印归位、数据检测、数据改正和数据结构统一,对精度进行评估。通过分析成果精度得出,应用多波束系统的成果精度更满足实际需求,有一定的先进性和实用性。     

多级背景均衡在多波束LOFAR处理中的应用

被动声纳检测中背景均衡通常是沿着频率或者方位对噪声进行均值估计。为了提高多波束窄带检测能力,需采用一种新的背景均衡方法来估计噪声的均值。针对水下目标辐射噪声的线谱横跨相邻多个波束,将多级背景均衡应用到被动多波束窄带检测中。它是根据所选择的数据窗,沿着频率和方位对多波束LOFAR图进行两维的背景均衡处理。该方法能够有效地抑制目标方位相邻波束线谱,提高多波束LOFAR图中窄带信号检测能力。海试数据处理结果表明,该方法不仅有效,而且计算量小。     

实际海洋中的多途径传播及它对声纳设计和性能的影响

一般来讲,水声最重要的军事用途是在经费和技术条件许可的情况下,在尽可能远的距离内探测潜艇。现在,利用目标的辐射噪声进行探测的被动声纳,探测距离可达几百海里;利用目标回声进行探测的主动声纳,探测距离可达几十海里。这些量级的探测距离要求采用当前最高水平的信号处理、基阵设计和显示技术。     

基于矢量水听器阵的恒定束宽波束形成器的原理与设计

摘要：在对水下目标进行探测识别的应用中，一般要求声纳系统具备在较宽频带内形成恒定束宽波束的能力：过去对声纳恒定束宽波束形成器的研究一直针对声压水听器阵，近来随着对矢量水听器认识的深入，开展基于矢量水听器阵的恒定束宽波束形成器研究越发变得必要。本文正是体现了作者在这一方面的阶段性研究成果。文中首先介绍了单个矢量水听器的指向特性，接着提出了矢量水听器阵宽带恒定束宽波束形成器的实现原理和设汁方法，并以均匀等间距线阵为例，给出了获得实现恒定束宽算法所需频域加权矩阵的步骤，之后又进一步给出了恒定束宽算法的频域实现流程，并通过计算机仿真验证了其有效性：     

一种多目标自动跟踪的逻辑关联方法

目标跟踪是被动声纳系统的主要功能之一,跟踪器为目标运动分析和目标识别等后置处理提供输入数据。声纳操作员利用人脑独特的认知模式、先验知识和视觉的迹迹相关效应,能够很好地在声纳显示方位历程图上发现目标并录取跟踪。但实际应用中由于低信噪比、航迹交叉和转向等复杂多目标情形,声纳系统实现多目标自动跟踪十分困难。给出一种多目标自动跟踪的逻辑关联方法,利用被动声纳宽带波束输出数据,通过点迹与航迹关联、航迹评价管理和交叉处理等过程,可以较好实现多目标自动跟踪。试验数据的处理结果验证了所提方法的有效性,能够在声纳装备中得到工程应用。     

双基地声纳矢量传感器直达波抑制技术

针对双基地声纳系统应用中存在直达声波干扰的问题,提出了矢量双基地声纳的概念。将矢量传感器的自然指向性以及指向性锐化思想引入双基地声纳系统。以单矢量传感器作为双基地声纳接收基地,利用电子波束旋转扫描技术,将指向性零点对准发射基地,完成了声源强干扰屏蔽下的目标探测。水池试验与湖上试验结果表明,单矢量传感器配合自体姿态信息,可完成对强声源干扰的抑制。此研究工作为矢量双基地声纳系统设计奠定了理论与试验基础。     

单传感器声纳浮标场的盲分离算法

声纳浮标作为海上反潜力量的重要组成部分之一,具有隐蔽性能好,探测范围广等优点。单传感器声纳浮标作为声纳浮标的一种,因其结构简单而具有广泛的应用。文章以被动接收为背景,尝试用盲分离技术综合多个单传感器声纳浮标的输出对目标辐射信号进行恢复,仿真实验验证了盲分离技术的可行性。     

基于扩展面积的航空浮标与舰载声呐协同搜潜范围研究

为提高海上编队反潜能力,采用航空声呐浮标和舰载声呐多基地协同探测.从声呐方程出发,建立了搜索范围模型,定量分析了发射声源级和辐射噪声总声级对探测优势的影响.仿真结果表明,对于低噪声目标,辐射噪声级越小,发射声源级越大,协同工作模式相对于单基地模式搜索范围的优势越明显,对于高噪声目标,优势丧失.多基地搜索是应对低噪声水下目标威胁的有效手段.