一种便携式声呐信号模拟器的设计与实现

本文介绍一种声呐信号模拟器，结构紧凑（模块化结构）、体积小（200mm×300mm×400mm）、重量轻（＜5kg），可模拟静止或机动声呐目标回波信号和指定海况下海洋环境噪声．它具有良好的用户界面，可通过键盘与LCD显示板快速准确地输入所有参数和命令，完成指定功能．该系统接口特性优良，既可以单独成机，亦可与PC／XT／AT及其兼容机和其它声呐系统配接，完成声呐系统的调机和检查测试．     

结合稳健中国余数定理的合成孔径声呐多子带运动补偿算法

针对运动误差过大导致基于相位的时延估计发生模糊的问题,提出了一种多子带处理和稳健中国余数定理结合的合成孔径声呐运动补偿方法。该方法利用前后两帧回波在多个子频带上的相位差获得模糊时延估计,再根据模糊时延之间的关联性,应用稳健中国余数定理估计真实的时延,最后通过所估计的时延对原始回波进行校正。湖试数据处理结果表明该方法能精确补偿运动误差对成像的影响,进行运动补偿后,包裹目标成像结果的方位向虚假目标被有效消除,且目标的轮廓也变得更加清晰;对线缆目标的成像结果进行斜距向剖面分析,剖面图的-3 dB宽度由运动补偿前的9.05个像素点缩小为运动补偿后的2.06个像素点,线缆目标的聚焦程度明显增强。      

北极水声学：一门引人关注的新型学科

北极水声学是一门研究北极及其毗邻海域水声环境效应的学科。研究内容包括海洋环境噪声,特别是冰盖下的海洋环境噪声;北极海区的混响特性;北极及其毗邻海域的水声传播规律、冰盖下的水声通信,以及由于北极海区的独特环境(所谓半声道效应)而给水声信号处理带来的新的研究课题。北极水声学的研究开始于二次世界大战之后,当时的研究内容明显的带有冷战的烙印。近年来由于地球变暖的趋势,北极冰区面积持续减少,北极航道有望开通。又由于北极高纬度地区的丰富的自然资源,引起各海洋大国的高度关注,北极水声学已成为新的研究热点,并注入了新的内容。本文综述介绍北极水声学的研究概况,以及和北极声学密切相关的海洋声学方面的研究课题。自从上世纪90年代以来,我国科学家对探索北极表现了极大兴趣,本文简要介绍我国对北极的5次海洋考察和正在进行的第6次考察。对我国在北极及其毗邻海域水声学研究方面所面临的挑战提出初步的应对措施。     

基于动态阈值匹配追踪的主动声呐直达波抑制方法

双基地声呐中的直达波干扰可以通过重构抵消的方式进行抑制。这种方法需要对直达波信道进行估计，传统的正交匹配追踪算法的收敛速度慢，分步正交匹配追踪等算法在提高收敛速度时牺牲了信道估计精度，导致回波检测能力下降。本文提出一种动态阈值匹配追踪算法估计直达波的信道响应，在提高收敛速度的同时兼顾了信道估计精度。在仿真环境中，达到同样的直达波抑制效果，所提算法与传统正交匹配追踪算法相比，收敛速度显著提升，检测输出的回波强度比分步正交匹配追踪算法高4dB；海试数据处理结果中，所提方法迭代收敛速度较正交匹配追踪算法提升4倍；输出的回波强度比分步正交匹配追踪算法高2dB。     

多维波形编码合成孔径声呐技术研究

为了提高测绘效率,提出了两种基于多维波形编码技术的高分辨率宽测绘带合成孔径成像声呐体制,包括使用多发射阵的频分多输入多输出成像方式和方位向波形编码序列的成像方式,并论述了相应的成像处理流程。最后根据高速平台下的成像需求,设计了一种频分双发多收的合成孔径声呐系统,它可以将原有的单发多收系统的测绘效率提高一倍。考虑到水声信号的随机起伏性,利用已有的单发多收系统的实测数据,对多维波形编码技术在水声领域的可行性进行了实际验证。成像结果表明,经水底散射后的相邻频带的回波信号的空间相关性可以满足双发多收体制的合成孔径声呐的成像要求。      

相关测速声呐底混响时空相关函数与载体俯仰角的关系

由于载体在运动过程中存在姿态的变化,不考虑载体姿态的理论相关函数会影响相关声呐的测速精确度。考虑载体俯仰角对发射信号海底照射区域的影响,引入不同权重的多阶贝塞尔函数,得到改进后的理论相关函数。同时,根据相关测速声呐发射参数,给出了基于FOM模型的海底回波仿真。仿真结果表明,改进的理论相关函数将相关声呐的测速误差降至1%以下。载体的俯仰角对时空相关函数产生影响。考虑载体俯仰角的理论相关函数更贴近实际情况,与仿真结果的相关系数吻合的较好,能够更加准确的估计载体速度。      

适用于非匀速直线航迹的FFBP算法在SAS中的应用

时域的快速因式分解后向投影(FFBP)算法便于进行运动补偿,能够更好地适应方位向速度的不均匀和非直线航迹。本文探讨了在合成孔径声呐(SAS)系统中采用FFBP算法针对有一定起伏的非匀速直线航迹成像时的解决方法,参考方位向的速度信息进行非均匀的孔径合并策略,同时在利用相位中心重叠法(DPC)估计出声呐基阵对所规划航迹的左右侧移量后,用最小二乘准则拟合出一条理想的直线航迹并将FFBP算法处理中的初级子图像的原点补偿至此直线。实际海试数据处理结果证明了所提出的方法能够以较好的性能进行成像。     

低信噪比条件下多节点声呐目标跟踪算法*

低信噪比条件下,单个主动或单个被动声呐节点难以实现目标跟踪。多节点声呐系统希望通过增加探测节点提高系统探测能力,但其性能提高与否取决于选择合适的数据融合算法。本文利用双节点声呐试验数据研究低信噪比条件下的目标跟踪方法,采用“结合置信度水平的表决融合”算法对多个探测节点得到的数据进行融合,既考虑了目标回波信号的信噪比特性,又考虑了目标运动的连续性特征,还考虑了各节点探测结果的决策优化,最终实现较高精度的目标跟踪。算法实现了数据级、特征级和决策级的统一、融合,通过对判决依据进行量化、分层,简化判决的复杂性。试验数据处理结果表明,该方法能较好地解决低信噪比条件下多节点声呐目标跟踪问题,目标跟踪精度较高。