匹配场处理舰船辐射噪声级估计方法

针对水声信道对舰船辐射噪声声传播的影响,进而导致声源级测量结果不准确的问题,提出了基于匹配场处理的舰船辐射噪声级估计方法。在海洋环境噪声为空间均匀高斯白噪声的假设下,当海洋环境参数已知、信噪比满足一定要求时,匹配场处理能有效地给出被测噪声源的位置信息及该位置处的能量响应。从能量估计角度出发,推导了声源位置处匹配场输出响应的能量修正因子计算公式,从理论上证明了匹配场处理在被测声源位置处输出响应与能量修正因子的乘积为真实声源级的最小方差无偏(MVU)估计。该方法首先选择合适的声场计算模型计算拷贝场向量,对接收到的辐射噪声信号进行匹配场处理,得出接收信号级和被测声源位置;其次利用该位置所对应的拷贝场向量替换能量修正因子公式中的真实信道传输函数以计算能量修正因子的估计值;最后由接收信号级与能量修正因子估计值相乘得出舰船辐射噪声声源级的MVU估计。针对典型的浅海水声信道,进行了计算机仿真试验,结果表明:该方法能有效地进行舰船辐射噪声测量,当信噪比满足一定要求时,测量得到的声源级与实际声源级相比,误差小于1 dB。      

一种能有效消除水声信道相位连续旋转的分数间隔盲均衡算法研究

针对信道均衡过程中的均衡器输出相位连续旋转问题,提出一种带有二阶数字锁相环的分数间隔超指数迭代盲均衡算法。该算法利用分数间隔超指数迭代算法加强对信道多途的抑制,利用二阶数字锁相环消除均衡器输出信号连续相位旋转,从而实现对原始发射信号的正确恢复。水池实验结果表明:该算法相对于常规盲均衡算法,收敛速度快,剩余均方误差小,能够有效地消除均衡器输出信号相位连续旋转,从而降低水声通信系统的误码率。      

三维亚音速运动介质中的高斯波束追踪

为了充分考虑介质运动对声传播的影响,建立了一种利用高斯波束法求解亚音速运动介质中的声传播问题的模型.该模型基于高频近似任意马赫数的速度势函数亥姆霍兹方程,采用波束追踪方法,推导了运动介质中的动态射线方程组,进而将偏微分方程转换成常微分方程组的形式.理论表明运动介质中波束的扩展更为复杂,并且声线管束内的能量不一定守恒.将该模型应用于标准问题、水平分层大气次声三维远距离传播问题和墨西哥湾流流域的声传播问题,仿真结果表明,相比于常用的N×2D近似计算方法,运动介质中的高斯波束追踪法充分考虑了介质运动的影响,特别是横风的作用,可以更加精确地计算运动介质中的三维声场;尽管海流的马赫数很小,但是同样会定量地改变声传播,影响会聚区位置,在一些区域考虑海流和不考虑海流的计算结果相差5 d B以上.     

《应用声学》2006年总目录第25卷第1-6期

题目作者期页应用声学论坛从临床角度浅谈体外高强度聚焦超声肿瘤治疗设备的研制..................................……汪伟1(l)检测声学应如何面对时代的发展..........................................................……李明轩3(129)水声物理、信号处理与海洋环境紧密结合是水声技术发展的趋势............. ...............……张仁和6(325)综述与评论液体中的声处理应用和声空化工程...……，.............................................……应崇福5(261)研究报告虚拟声音色均衡信号处理方法的主客观分析.....................…     

水声射线传播的黎曼几何建模·基础理论

水声建模一般采用外嵌描述,即以欧氏空间固定坐标系等要素刻画水声信道.黎曼几何是弯曲空间上的内蕴几何学,更能反映流形的本质性质.水声学高斯波束模型借鉴自地震学,可有效避免传统射线追踪的弊端,在以Bellhop为代表的水声模型中得到广泛应用,是水声射线建模与应用的主流方法之一.传统水声射线建模的欧氏空间底流形假设,难以有效刻画高斯波束的弯曲特性.本文通过建立水声射线传播的黎曼几何基本理论,得到程函方程、动态射线方程及高斯波束模型的黎曼几何内蕴形式,分析了水声射线几何拓扑性质,指出水声射线模型中的焦散点等价于黎曼几何中的共轭点,高斯波束几何扩展是测地线沿雅可比场的偏离,波束声线会聚体现为声场正截面曲率作用下偏离的测地线在共轭点的交汇.为验证理论正确性与适用性,本文以水平分层距离相关环境为例,给出特定环境和坐标系下应用前序理论建模的具体方法.3个典型水声传播算例的仿真对比分析,表明水声传播黎曼几何理论模型是准确有效的,相比Bellhop模型所采用的计算方法,具有更为清晰的数学物理含义.本文基础理论可方便推广至曲面、三维各向异性等情形,为后续在三维弯曲球体流形、四维时变伪黎曼流形等声传播环境下的...     

正交频分复用在水声通信中频率同步的研究

正交频分复用（OFDM）通信系统对频率偏移比较敏感，容易导致系统性能急剧下降。水声通信中存在着严重的多普勒频率偏移，限制了OFDM技术在水下的应用。本文仿真分析了频率偏移对OFDM系统的性能影响，提出了一种适用于水声通信的频率同步方法。本方法不仅可以对固定的频率偏移进行估计，也可以对连续变化的频率偏移进行估计。仿真表明，本方法具有较高的频偏估计精度和大的频偏估计范围。湖试结果也表明，采用这种方法可有效地进行频偏估计。     

水声信号处理领域若干专题研究进展

本简述了近年来水声信号处理领域中若干专题的研究进展。包括水声通信,合成孔径声纳,水声数据融合,声层析以及水下GPS系统等。     

针对周期偏移声信标的广义二阶时延差水声定位模型

针对具有周期偏移的声信标定位问题,提出了一种广义二阶时延差水声定位模型。将传统二阶时延差拓展至不需要等周期间隔选取定位节点的广义情况,从而进一步提高定位精度;同时,引入松弛算法实现定位节点的最优化,并引入密度聚类算法以提高输入时延野值的鲁棒性。仿真及湖试数据处理结果表明,该模型相对于传统时延差模型或二阶时延差模型具有更高的定位精度。所提模型实现了针对周期漂移声信标的高精度定位,典型使用场景下的定位精度可达到3 m。     

海底控制点水声定位测距误差的近似数学表达式

针对水声定位声线跟踪法计算换能器到应答器斜距值测距误差规律难以把握的问题，研究了测距误差的近似数学表达式。首先分析了控制点定位声速不确定性引起的测距误差机理；其次基于声速剖面和传播时间的线性理论（ST定理）推导了测距误差的近似数学表达式，并分析了使用harmonic平均声速代替有效声速对测距误差数学表达式结果的影响。仿真试验结果表明，该数学表达式对测距误差估值的绝对误差随斜距值（或初始入射角）的增大而增大，在水深为3000 m，初始入射角在80°以内时，估值的绝对误差在1 cm以内，当初始入射角达到86°左右时，估值的绝对误差约7 cm，为水下静态目标定位以及水下载体动态导航定位中的声速误差修正问题提供了新的解决思路。