基于基阵不变量理论的水平阵被动估距方法研究

针对浅海水平阵测距问题,研究了一种基于浅海基阵不变量理论的瞬态声源估距方法,该方法利用了基阵常规波束形成后的被动波束-时间强度数据偏移不变性原理,相比于波导不变量的方法,它具有不需要多模态干涉和波导环境先验知识的优点。仿真和试验数据分析结果表明,所提方法在不需要波导环境参数信息的条件下就可实现对脉冲声源的准确定位。     

波导不变量和航向角联合估计方法研究

波导不变量是一个与环境特性和传播特性有关的物理量,对其准确估计有重要意义.结合LOFAR图和方位-时间历程图,提出了利用Hough变换进行波导不变量和目标航向角联合估计算法,该算法无需知道运动目标的距离信息,不要求目标有最近通过距离.提出了综合Hough变换参数估计算法,较提取单条纹参数估计算法有更好的稳健性,但增加了计算开销.仿真研究和海试数据分析均验证了算法的可行性,并表明该参数估计算法有较高的估计精度.     

广义波导不变量

海洋波导中声场在空间-频率域形成明暗相间的干涉条纹,Chuprov根据距离-频率(r-ω)域干涉条纹定义了波导不变量。一直以来,科研工作者探讨波导不变量定义式均未考虑声源-接收器方位角对波导不变量β值的影响,传统的声场干涉研究也忽略方位角变化对干涉条纹的影响。通过实验和仿真发现,对于我国近海大陆架常见的水平缓变楔形波导,方位角变化对干涉条纹的影响显著,因此将Chuprov给出的仅考虑传播距离变化对干涉条纹影响的波导不变量定义式推广为同时考虑方位角变化对干涉条纹影响的波导不变量定义式,并将之称为广义波导不变量。通过理论推导、数值仿真及海上实验数据分析发现,在水平缓变楔形波导环境下,传统波导不变量定义式无法解释干涉现象时,广义波导不变量可很好地解释数值仿真及海上实验声场干涉现象。     

利用Hough变换提取波导不变量

针对浅海声场频率．距离干涉结构特性,利用Hough变换图像处理技术提取能反映干涉结构特性的波导不变量,该算法把频率．距离上的干涉条纹变换到参数空间的对应点,利用一段时间内的接收信号,在低信噪比下也能提取出干涉条纹的斜率。将实际海试数据分析结果与理论计算结果做比较,结果吻合。     

用频移补偿方法计算声场的波导不变量

基于提高声场水平纵向相关的频移补偿方法,提出了一种声场波导不变量的计算方法。该方法简单易行,只需处理具有一定纵向间隔的两个水听器接收的信号。该方法通过将波导不变量设定在一定范围内进行搜索,最终选取波导不变量的值为使两个水听器所接收声信号的经频移补偿后的空间相关系数取最大值时对应的数值。浅海声学实验结果表明,利用该方法能实现声场波导不变量的准确估算。实验结果中所得出的波导不变量值随频率的变化特性及相应的理论分析都表明,在频率较低时频率对浅海声场波导不变量的取值有一定影响,因此波导不变量并不是不变的。     

一种基于阵列不变量的浅海声源深度分类方法

浅海负跃层环境下波导不变量可以用于声源深度分类,但是当声源相对于接收阵无径向距离变化时,波导不变量值难以估计。针对距离已知且相对于接收阵无径向距离变化的声源,提出一种基于阵列不变量的声源深度分类方法,可适用于浅海负跃层环境。所提方法利用阵列不变量估计波导不变量,进而实现声源深度分类。计算机仿真结果表明,当垂直阵位于负跃层以下且声源距离已知时,利用阵列不变量估计出的波导不变量随声源深度的变化明显,可用于目标深度分类。     

基于干扰抑制方法和引导声源的水平阵被动目标测距

基于引导声源的被动测距由于其对环境参数较少的要求受到了广泛关注。而处于浅海复杂环境下的被动声呐中,目标信号的声场干涉结构可能被邻近方位上的强干扰的旁瓣掩盖或改变,影响最终的测距精度。首先利用基于特征分解的自适应干扰抑制方法对强干扰环境中的接收信号进行干扰抑制,获得更高信噪比和信干比的目标信号;然后采用自适应的最小方差无失真波束形成器方法进行水平阵波束形成,得到更精确的目标声源声场干涉结构;其次基于干涉条纹的波导不变量特点,利用引导声源与目标声源干涉条纹的关系进行目标声源被动测距。实验结果验证了该方法的有效性和应用的可行性。     

基于引信炮口磁探测的单线圈被动测速原理

现有的炮口实时测速都是通过改造发射系统和火控系统完成的,存在成本高,改造技术复杂和存在交联电路等诸多弊端.针对这些问题,提出了一种新的弹上被动测速方法.在分析弹丸运动、磁感应强度变化和单线圈传感器输出信号关系的基础上,提出通过捕获弹丸开始加速和出炮口时线圈输出的两个信号,来实现被动测速的原理,阐述了单线圈被动测速需要考虑的线圈设计、测试误差分析、盲区问题、信号处理以及装定对测速的影响等工程技术问题,列举了单线圈测速的若干优点,指出了需要进一步探讨和研究的问题.     

基于传播模的被动测距

这种以传播为基础的被动测距方法利用的是水平(拖曳)阵而不是常规的垂直阵,并且不需要传播模的先验知识。虽然基于模的计算仍然需要,但出人意外的是不需要明显地知道声速剖面、海洋深度和海底参数,因为足够求解声源距离的信息可从测量数据本身导出。     

六元探测基阵被动声定位算法及其性能研究

通过对目前常用的空间声目标定位方法的分析,针对四元平面方阵定距精度差的问题,提出了立体六元探测基阵的传感器布置方案,即在四元平面方阵的基础上,增加两个声传感器。根据被动声定位原理推导了定位算法,分析了时延估计误差对定位精度的影响,并进行了数字仿真实验,与四元平面方阵相比取得了较好的定位效果。     

一种图像局部模糊检测方法及其在被动图像认证中的应用

针对目前图像模糊检测算法复杂度过高和不能有效地实现图像局部模糊检测的问题,进行了图像局部模糊检测方法的研究,给出了模糊的数学模型,并基于此模型,提出一种简单有效的图像局部模糊的检测算法.该算法按照像素级搜索机制,对图像中各像素所在位置的相邻四邻域进行二维短时傅立叶变换,计算其频域系数的对数相关性,由此描述该区域的模糊程度,把它同预设阈值相比较,实现图像中局部模糊区域的检测.实验仿真显示,将该方法应用于篡改图像被动认证,可以有效地检测经过局部模糊和边缘模糊的篡改图像.     

被动声呐信号检测技术发展

水声信号检测是被动声呐系统进行目标探测所需的重要支撑技术,信号检测的性能直接影响到被动声呐系统对目标探测的能力。对被动声呐信号检测技术的研究情况进行了梳理,将其归纳为基于时域信息的信号检测技术和基于空域信息的信号检测技术两大类。在分析现有技术不足和应用需求的基础上,指出弱信号、低虚警率和有效利用水声传播信息等是被动声呐信号检测技术可能的发展方向。     

被动定向浮标探潜模型研究

反潜战中,被动定向声呐浮标是一种主要的探潜手段,两枚被动定向浮标同时发现目标即可对其进行定位。研究了初始浮标阵中仅有一枚浮标能够发现目标但不能实现定位的情况下,如何通过补投被动定向浮标对目标进行定位的模型问题。根据水下目标和反潜机的运动特点,将实际中所有可能出现的情况进行了分类讨论,建立了被动定向浮标的补投模型。通过仿真分析了模型的探测效能,验证了模型的正确性和可用性,为被动定向浮标的战术使用提供了一定的理论基础。     

一种适用于被动声学监测系统的海豚回声定位信号快速检测方法

被动声学监测仪已成为海豚的声信号研究的重要手段。为解决监测系统计算速度慢、检测正确率低等问题,满足低功耗长期工作的需求,文章结合海豚回声定位信号的时域特征,提出了一种快速检测方法。该算法不需要进行快速傅里叶变换和频域分析,因此大大提高了计算速度并有效降低了系统算力需求,进而延长被动声监测系统的工作时间和提高工作效率。使用野外和室内采集的中华白海豚以及宽吻海豚声信号数据进行测试。测试结果表明,检测速度大幅提高,且检测正确率达到90%以上。     

三元相关被动测距方法探讨

提出了在被动测距声纳工作背景下的三元相关被动测距方法。通过仿真分析,比较了二元极性相关、三元极性相关和三元非极性相关法在时延估计精度和目标检测性能上的差异。仿真实验结果表明,相对于二元极性相关法,三元非极性相关法在信噪比为13dB到4dB范围内的时延准确估计概率提高了6%到14%,时延估计根方差减小了5到30个采样周期,检测性能上提高了近4 dB。但三元相关法在时延估计和目标检测上所需计算量较大,需要进一步研究相应的快速算法。     

被动声纳线谱检测技术综述

船舶辐射噪声的功率谱由连续的宽带谱和离散窄带线谱组成。在被动声纳系统中，线谱检测是一个至关重要的问题。本文对线谱检测技术进行了综述。该领域最新进展表明，为了能够在低信噪比下检测和提取线谱，往往采用两种或多种组合方法，并且利用了多个时刻的数据。