基于数字式MEMS传感器的声阵列成像系统设计*

常规驻极体传声器阵列成像系统存在数据采集系统复杂、体积大的问题,因而阵列传感器数量一般不超过60个,成像质量较差。为此,本文以数字式MEMS声传感器基础设计了260个传感器的声阵列,数据采集系统由FPGA控制,并嵌入到前端阵列中,后端是在另一个FPGA控制下的1个DSP芯片和2个PC104模块组成的集成系统,其中高速DSP芯片完成阵列信号处理以实现声成像功能。该系统能够实现对普通车间环境下机械设备噪声、气体泄漏噪声的现场成像测试,形成动态声像图。测试表明,该系统抗干扰能力强、声像分辨率高、成像速度快,实用效果良好。     

单矢量水听器估计目标方位的方法与实验

为评估基于单矢量水听器的方位估计能力,在黄海海域对矢量水听器进行实验。矢量水听器吊放于接收船尾部,采用平均声强器和复声强器方位估计方法,并提出以概率密度值最大的方位角作为目标方位估计值的具体处理准则,对恒定方向、匀速行驶的目标船方位进行估计,并求出两种方法的方位估计误差。结果表明,水听器布放深度10 m时,对正横距离为0.42 km的航速10 kn的目标船,平均声强器方法的水平方位角估计误差18°,极角估计误差为5°,可以在离目标船最远1.17 km处估计其方位;复声强法的水平方位角估计误差为13°,极角估计误差为8°,可以在离目标船最远2.35 km处估计其方位。在有接收船的噪声干扰情况下,复声强器比平均声强器方法估计的方位更准确,可以对更远处的噪声源进行方位估计。     

深水多波束测深系统脉冲压缩实时算法

线性调频信号是大时宽带宽积信号,通过脉冲压缩可提高探测距离和分辨率,已在深水多波束测深系统中得到广泛应用。针对深水多波束测深系统中脉冲压缩运算量大的问题,提出了一种基于分组的脉冲压缩实时算法。该算法对需要进行脉冲压缩的波束进行分组,每个节拍只计算一组波束,可大幅减少深水多波束测深系统脉冲压缩的运算时间,节省了处理器资源。该算法已成功应用于某深水多波束测深系统,经多次海试证明,工作稳定可靠。     

基于纯方位的浅海距离特征量解算分析

目标辐射噪声的LOFAR图中的干涉条纹包含了目标的运动参数和环境信息。当LOFAR图中的干涉条纹模糊或缺失时,其中的目标距离信息将无法提取。对于匀速直线运动的声源目标,仅利用方位信息,通过构造距离特征量和目标方位的关系模型,给出了一种浅海估计距离特征量的补充方法。浅海数值仿真和实验验证表明了该方法的可行性和有效性。     

多维矢量矩阵变换域的运动矢量估计

为了实现对视频中运动目标的运动矢量估计,建立了多维矢量矩阵变换域运动估计系统,在变换域对运动视频中运动目标形成的多维能量集中平面进行研究。首先,介绍了多维矢量矩阵理论、变换理论以及运动目标在变换域形成能量集中平面的理论推导;然后,采用平面拟合的方法,求取运动矢量的大小;最后,分析对比了几种方法的效果和迭代速度。实验结果表明:多维矢量矩阵变换域的运动平面拟合方法估计的运动矢量精度达到10^-2 pixel,提供了一种变换域运动矢量估计的高精度方法。     

8×8APD阵列激光三维成像接收机研制

为了实现对目标的无扫描阵列激光三维成像并研究系统参数对三维成像距离分辨率的影响,研制了8×8 pixel激光三维成像接收机。接收机采用线性模式APD阵列,设计了模拟信号放大、阈值处理将回波光信号转换为数字信号后,利用FPGA设计实现64通道高精度阵列计时系统,实现了对目标的无扫描实时三维成像功能。首先对设计完成的三维成像接收机组成及成像原理进行了介绍,对三维成像接收机中APD探测器阵列信号的模拟处理和数字处理流程和实现方式进行了说明。随后分别对三维成像的核心FPGA计时系统及探测器整体进行了电子学测试和实验测试。测试结果表明,FPGA计时子系统的时间分辨率优于140 ps,三维成像系统整体距离分辨率在0.2 m左右。最后对分辨率的误差进行了分析,结果表明,激光回波强度波动是影响此接收机距离分辨率的最主要因素。     

特征根估计方法在SINS制导工具误差估计中的应用

特征根估计方法具有降低模型复共线性程度和提高参数估计效果的作用,但是在SINS制导工具误差估计中,如何有效地筛选特征根却成为特征根估计的重要问题。文中通过研究特征根与残差平方和之间的关系,提出了以残差平方和与系统阶次比最小为准则(即MRSO准则)的特征根筛选方法。仿真分析表明,改进的特征根估计方法具有很强的工程实践性,从而推动了该方法在实际工程中广泛应用。     

镍锗尖晶石扩散域高温蠕变性能的实验研究

利用人工合成的多晶材料研究了镍锗尖晶石在扩散域的高温蠕变性质。材料颗粒尺寸为0．5μm到8μm，压缩试件为圆柱状，使用气体介质围压试验机。常压蠕变试验过程中，围压为300MPa，温度为1123K到1523K，差应力在55－330MPa范围内。从实验结果得到的镍锗尖晶石在扩散域的流动律表明流动机制为颗粒边界的扩散蠕变（Coble蠕变）。将橄榄石和尖晶石的蠕变数据外推到地球内部条件，粗粒时尖晶石强度远大于橄榄石，粒度减小时，尖晶石比橄榄石还要弱。     

ADAPTIVE MESHLESS METHOD BASED ON LOCAL FIT TECHNOLOGY

An h-adaptive meshless method is proposed in this paper. The error estimation is based on local fit technology, usually confined to Voronoi Cells. The error is achieved by comparison of the computational results with smoothed ones, which are projected with Taylor series. Voronoi Cells are introduced not only for integration of potential energy but also for guidance of refinement.New nodes are placed within those cells with high estimated error. At the end of the paper, two numerical examples with severe stress gradient are analyzed. Through adaptive analysis accurate results are obtained at critical subdomains, which validates the efficiency of the method.     

惯性测量系统中实时估计方法的耦合分析与比较

一本文通过对不同精度惯性系统的仿真，根据不同的载体和应用条件，分别实施考虑通道耦合和不考虑通道耦合的实时卡尔曼滤波估计，得到耦合因素对估计误差影响不大的结论。最后利用改装的俄制и－２１惯性系统在北京郊区的实际跑车数据，分别实施卡尔曼滤波和曲线拟合处理，对其估计误差进行了分析和比较。