浅海低频声场中目标深度分类方法研究

分析了浅海甚低频声场中的垂直双水听器的互谱特性,尤其关注了声场中只存在两阶简正波时声压互谱的有功分量.数值计算表明：当两个水听器的深度布放合理时,声压互谱有功分量的正负号分布与水平距离无关,选择合适的水听器深度布放组合,可以用于水面目标、水下目标的双择判决;声速分布对该方法的使用影响不大,海底存在吸收将影响算法的作用距离,但在有效作用距离内,该算法仍有较好的稳健性.运用Pekeris波导有效深度的概念建立了声压互谱有功分量正负号分布特性的近似理论分析并可预报双水听器合理的布放深度.理论分析揭示了双水听器布放深度之和应等于波导有效深度,并且在有效深度限制的波导范围内,整个声场的声压互谱有功分量的正负号分布被分为三个水平区域.理论分析加深了对浅海低频声场特性的理解,对该算法的实际使用有指导意义. 关键词： 目标深度分类 浅海低频声场 声压互谱 有功分量     

收、发分置混响平均强度理论预报

建立双基地混响几何模型,推导出收、发分置混响的平均强度估算公式。考察双基地远程界面混响,对于漫散射界面,散射区为一椭圆环带,分别给出柱面波声场和球面波声场情况下,无指向性收、发分置混响的平均强度估算公式。给出窄波束接收阵时,双基地声呐的混响级和信混比的估算公式。仿真表明,椭圆模型可以方便准确的预报双基地混响强度及研究其特征规律,便于双基地声呐系统集成,适合工程应用。      

三元阵被动测距浅海试验及后置处理

为改进三元阵被动测距性能,采用了滑动窗互相关器估计时延,与常规互相关器相比时延估计性能有较大提高;采用的方位和距离的改进计算公式,在近程有很高的测距精度。针对实验结果瑕点多的现象,提出了在线自动跟踪剔除瑕点的方法,能稳健有效自动地筛选出高质量的数据,称之为“圆筛”。并引入了“动态滤波”,将其与“圆筛”结合作为后置处理模块。介绍了浅水、近程的三元阵被动测距海试结果,目标船分别为摩托艇和中型双体船,测距结果与精度为20 cm的差分GPS定位结果比较,表明“圆筛”和“动态滤波”相结合的后置处理方法,可显著改善测距效果。      

声压和振速联合信号处理抗相干干扰

与传统的只利用声压信息的水声系统相比,组合传感器系统联合处理声场中的声压和振速信息。更多的信息量必然带来更好的处理结果。本文利用组合传感器本身所蕴含的空间方位信息,提出了相干干扰合成能量流抑制（ＣＩＥＳ）技术,实现了对相干干扰的有效抑制,具备了良好的线谱信号和宽带连续谱信号检测能力。由计算机仿真的结果来看,其处理结果令人鼓舞,进一步的深入研究正在进行中。     

基于波导不变量的目标运动参数估计及被动测距

结合波导不变量的概念推导了中近程目标的干涉条纹方程,它表明在浅海声场中此干涉条纹为一族类双曲线.采用Hough变换对LOFAR图和方位-时间历程进行处理,可以估计反映环境信息的波导不变量β、航向角(φ)以及最近通过距离和航速比r0/v.仿真研究和海试数据分析均表明,低频声场确实存在稳定的干涉结构,结合图像处理手段进行参...     

非同步的多普勒水声跟踪定位原理

提出了一种新的水声跟踪定位方法,它仅测量目标非同步声信标到达各测量基元的接收信号和频率,来对目标声学跟踪定位,称之为非同步多普勒定位方法,本文介绍其原理,处和仿真结果。     

瞬时频率序列及其低阶矩的应用研究

频谱分析已被广泛应用于信号处理技术中。本文介绍了瞬时频率序列分析方法，讨论了频谱分析与时间域瞬时频率分析之间的关系．重点介绍了瞬时频率序列及其低阶矩在水声信号处理中的应用．海试及湖试结果与理论分析和计算机仿真结果一致．本文提出的瞬时频率方差估计器用于窄ＣＷ脉冲的检测可显著提高抗脉冲干扰的能力。     

彩色视觉门限及LOFAR显示的数学模型

彩色B式声呐显示器的检测性能，由于与人的视觉生理和视觉心理有关，因而不易建立数学理论来定量地评价它的性能．本文注意到冷色和暖色是色差反差很大的二类颜色，正常人很容易就能区分它们．因此，基于多种冷色和暖色的“色棒”，冷暖色的分界面所相应的电平相当于一个“视觉门限”，这是一个与视觉生理和视觉心理无关的，可客观判定的门限．基于视觉门限和被显示过程的概率模型即可定量分析显示器的统计特性．对声呐LOFAR显示性能的理论分析和实验结果合理地一致，所提出的理论对优化显示器性能提供指导．声呐显示器希望兼有大的显示动态范围和低的检测阈，并且希望在干扰背景不均匀时无须人工调整显示器，就能保证优化的显示性能．建议用‘自适应彩辉调整”和双曲正切函数型彩辉函数来达到上述目的，实验室仿真试验表明效果良好．     

时间反转镜用于被动检测技术的研究

从信道理论出发研究了时间反转镜的聚焦效应,提出时间反转镜空间滤波技术,对其空间匹配特性、处理增益、检测能力、稳健性作了仿真研究。仿真结果表明,利用了海洋信道的相干多途特性,时间反转镜可实现信号的空间匹配滤波,从而对目标进行检测,检测能力强。     

海面偶极子声场中近程运动参数估计

对海面偶极子声场提出基于单个水听器的定位算法,并设计信号处理流程和双曲线提取的Hough变换法。海试结果表明信号处理和双曲线提取具有较高增益,定位算法稳健、具有较高精度。该算法所需设备简单,运算量小,在近距离目标运动参数估计和辐射噪声测量方面具有特色。