声呐员听音移频操作客观规律研究*

声呐员在听音过程中,可以对收听到的声音进行移频操作,通过这一操作,声呐员可以将信号调制到自己认为合适的频段以便检测识别信号,而移频的具体频段没有定量的参考依据,这使声呐员移频操作较为盲目。本文从心理声学的角度对声呐员的移频操作进行研究,给出了移频前后信号的响度差值的变化规律和信号尖锐度的变化规律。研究结果表明,经过移频操作,响度移频前后在2000-5000 Hz左右存在最大值,而尖锐度随着移频频率和信号的频率的升高而升高,本文所得出的结论可为声呐员对舰船辐射噪声被动听音移频操作提供参考依据。     

冰下运动目标主动探测技术研究*

使用主动声呐探测冰下目标时，混响是无法回避的问题。在大面积冰层覆盖的水域中，混响具有强度大、作用范围广的特点，导致主动声呐对目标探测的性能大大下降。本文针对有着强混响的冰下水域这一应用背景，重点研究了基于低秩矩阵恢复理论的冰下运动目标主动探测方法。该方法运用常规波束形成获取多组方位时间历程图像，然后利用低秩矩阵恢复算法分离图像中的混响背景与运动目标。仿真表明不精确的增广拉格朗日乘子法(Inexact Augmented Lagrange Multiplier, IALM)在等间隔直线阵、非等距线阵和均匀间隔圆形阵三种阵型下均有较好的效果。同时与经典的背景差分法做了对比，表明了低秩矩阵恢复算法具有更好的适应性。松花江冰下实验验证了在线阵情况下低秩矩阵恢复算法的实际应用性。     

水下回波处理中分数阶傅里叶变换的带通采样实现方法

利用球形压电陶瓷自身所具有的耐压能力,采用径向极化空气背衬压电球壳换能器作为声学接收敏感元件,设计并制作了一种球形耐压水听器。首先对其低频开路接收灵敏度和谐振频率等声学特性进行了分析和有限元仿真,然后对其强度和稳定性等耐压性能进行了分析和有限元仿真,最后对其声学性能和耐压能力进行了测试。测试表明,该球形耐压水听器的直径为36 mm,工作频段为50 Hz10 kHz,低频接收灵敏度为􀀀198:4 dB(0 dB=1 V/Pa),等效自噪声谱级为46.5 dB@1 kHz,其耐压深度可达3000 m。该耐压水听器为大深度水听器设计提供了参考,在深水声学领域具有重要的应用价值。     

双基地合成孔径声呐时间同步误差分析

远探测声波测井技术目前正成为复杂油气藏勘探开发的有力手段,而反射方位信息对于储层评价以及工程措施都至关重要。利用集成了测量单偶极不同方位多分量波场功能的多分量远探测声波测井仪器,研究了单偶极远探测联合识别反射方位的方法。由于仪器的影响,单极子不同方位反射波存在振幅差异,据此可以快速判断反射界面方位,但是其准确性依赖于方位接收器个数。偶极SH反射波幅度反映了反射界面的走向变化,但是存在180◦的不确定性。结合单偶极远探测方法的优势,可以快速准确地识别出反射界面方位。理论模拟和实际数据处理表明,两种方法的联合识别,提高了结果的可靠性。     

声纳信号宽容性检测指数的初步分析

自上世纪六十年代以来,信号的宽容性(Robust,Robustness)处理就开始在统计数学与信号处理领域受到关注。由于声纳使用的水声环境的特殊复杂性,从事声纳信号处理和声纳设计的学者对环境适应性处理和宽容性水声信号处理开展了大量的研究。主要的目的是探索水声环境效应以及对声纳信号处理的影响,企图寻求一种适应环境的宽容性信号处理方法。本文初步探讨水声信号处理领域宽容性检测的基本概念,给出一种度量宽容性性能的数量指标。同时推导在不同声速剖面下声纳检测宽容性指标和所使用频率的关系。对文中所提出的理论方法与国内外实际海试的某些实例进行了分析比较。     

海豚声纳信号的脉冲分解及特征分析

提出一种海豚声纳目标探测脉冲串信号的脉冲分解方法,在此基础上对海豚声纳脉冲信号的特征进行了分析,其中包括脉冲宽度、脉冲间隔以及脉冲的时间分辨率和频率分辨率,并采用耳蜗滤波对海豚声纳脉冲串信号的时频特征进行了分析。分析结果表明,探测目标的过程中,根据目标距离的不同,海豚会自适应调节脉冲信号的发射频率和信号形式。     

顾及光谱混叠的高光谱相机任意方向侧扫几何成像

以移动平台的线推扫式高光谱相机横向推扫成像不同于以卫星平台或飞机平台的竖直摄影成像方式,其属于水平方向推扫竖直方向成像,存在投影面选择、空间方位确定以及光顾混叠等问题。针对上述情况,详细推导了适合于线阵高光谱相机地面推扫的影像像素地理参考模型,可以进行任意方向的地面横向推扫成像;结合影像的地面采样间隔大小及推扫成像的区域范围,给出了地理参考后影像格网划分的一般过程;同时,考虑到在影像格网划分过程中存在的舍入误差,以及在影像校正过程中采用传统直接光谱采样可能造成的光谱掺杂问题,提出了基于地理参考后相邻像素重叠面积作为权重系数进行加权融合的改进光谱采样方法。最后进行了大量地面横向推扫成像实验,并依据上述算法进行了影像畸变校正,验证了线阵影像几何畸变校正算法的有效性及鲁棒性,同时,对校正好后的影像选用多个样本点进行了光谱数据验证,实验表明改进后的光谱采样方法明显优于直接光谱采样算法,为同类产品的地面应用提供参考。     

The use of multibeam backscatter angular response for marine sediment characterisation by comparison with shallow electromagnetic conductivity

In this empirically-driven research, multibeam backscatter angular response analysis is presented, together with shallow electromagnetic data and groundtruthing, to examine its suitability as a proxy for sediment characterisation. Backscatter angular curves extracted from Kongsberg EM1002 sonar (95–98 kHz), acquired in the Malin Basin to the northwest of Ireland, have been selected as a case study. Standard angular backscatter features and newly derived curvature features are examined and cross compared. Exhaustive statistical analysis has been performed on the data to elucidate the complex relationship between multibeam backscatter and sediment properties. Subtle subsurface sediment property gradients across the basin identified by the conductivity system are also captured by the newly derived backscatter features. The results reveal that Near-range backscatter is better suited for subsurface sediment characterisation in soft, fine-grained sediments than far-range. Furthermore, the analysis has constrained the optimum interval for such characterisation to in-between 4° and 16° for the parameters of this study. A number of shape features (slope, first derivative, second derivative and Fourier-smoothed least-squares-fitted curvature) have been examined, and their suitability discussed, in terms of sediment characterisation and, in particular, as potential proxies for delineating the boundary between sand- or silt-dominated sediment facies. Nonetheless, curvature features are found to be independent from average angular backscatter response, but outperform both first and second derivatives when correlating with conductivity in the central part of this case-study with fine-grained homogeneous sediments.     

一种基于多普勒频移的被动合成孔径声纳探测方法*

由于自主小平台声纳孔径有限,对声纳探测的分辨率的提高有所限制。小平台的机动可以有效的与声纳探测方法相结合来提高声纳探测性能。针对这一特点,提出一种基于多普勒频移技术的被动合成孔径声纳探测方法。该方法根据自主小平台的机动所引起声纳的接收信号多普勒频移的变化,进行目标的频率与方位联合估计。本文将自主小平台的机动引入到波束形成技术当中形成一种新的被动合成孔径技术。数值仿真表明,该方法可以有效的进行目标方位估计,并且获得较高的方位分辨率,改善了自主小平台的探测性能。