本舰机动左右舷分辨方法研究

针对传统单根线列阵的左右舷分辩问题，经过深入分析，给出了本舰机动左右舷分辨方法中的一些影响因素，并对机动角度和滞后时间得出了定量结论。文中研究的内容对传统拖曳线列阵声纳的左右舷分辨和战术使用具有参考价值。     

基于拖曳倾斜线列阵的海底反射损失提取方法

在浅海环境中,海底声学参数对水下声场的精确预报十分重要.现有的海底声学参数反演方法大多数是采用固定垂直阵进行的,其缺点是不能实施大面积、高分辨的走航式反演.在已提出的垂直阵海底反射损失反演方法的基础上,研究了基于三种线列阵阵形的海底反射损失提取方法及其特点,提出了基于拖曳倾斜线列阵与三个声源组合的走航式海底参数快速获取方法,并对该方法进行了误差分析.研究结果表明：覆盖同样的掠射角范围,垂直线列阵需与多个距离的声源组合,拖曳水平线列阵只需一个声源组合但需要采用较大的物理孔径,拖曳倾斜线列阵综合了垂直阵和水平 关键词： 水下声场预报 海底声学参数 海底反射损失 拖曳倾斜线列阵     

主被动拖线阵声呐中拖曳平台噪声和拖鱼噪声在浅海使用时的干扰特性

分析了主被动拖线阵声呐中拖曳平台的螺旋桨噪声和主动发射基阵(拖鱼)流噪声对被动接收基阵的干扰作用,指出在浅海声学环境下,直达波和海底、海面反射波会成为声呐系统的严重干扰。给出了拖曳平台和拖鱼在各种不同深度和缆长的情况下干扰源的入射角。从理论上计算了不同参数下干扰噪声对系统响应的影响,系统仿真结果可为声呐设计者抑制这种干扰提供途径。     

基于经验模式分解的拖曳式声纳拖船噪声抵消研究

拖曳式线列阵声纳的拖船噪声具有多途角扩展等特点，并且是一个非平稳过程，使得对该噪声的消除或抑制是一大难点。经验模式分解是一种用于分析非线性非平稳信号的新方法，该方法自适应地将嵌于数据内部的多个固有模式函数逐一分解开来。本文尝试利用经验模式分解方法分离出水听器接收信号中的拖船干扰噪声，从而达到消除干扰的目的。海上试验数据的处理结果充分验证了这种方法的可行性。     

矢量拖曳线列阵声呐流噪声的空间相关性研究

根据湍流边界层脉动压力谱的Corcos模型,采用频率-波数域上的二维谱分析方法对矢量拖曳线列阵声呐拖缆护套管内的流噪声场进行了研究,得到了流噪声声压和振速的一般表达式。在此基础上,计算了管内流噪声场的空间相关性。数值计算结果表明:(1)流噪声的轴向相关性随阵元间距的增加而迅速衰减,不同矢量阵元所接收的流噪声可近似认为是彼此互不相关的;(2)在拖缆的径向上,流噪声的低频分量是高度相关的,而其高频分量的相关性则可近似忽略。     

第四讲 探潜先锋——拖曳线列阵声纳

文章介绍了在反潜战中发挥重要作用的拖曳线列阵声纳的工作原理、结构特点、系统组成,同时回顾了拖曳线列阵声纳从第一次世界大战时Hayes H C博士的概念到2000年John R. Potter等人的细线阵所经历的长达80年的发展过程,最后预计,应用光纤、新声源,采用多线阵结构能进行三维定位的主被动模块化拖曳线列阵声纳是未来的发展方向.     

第四讲探潜先锋--拖曳线列阵声纳

文章介绍了在反潜战中发挥重要作用的拖曳线列阵声纳的工作原理、结构特点、系统组成,同时回顾了拖曳线列阵声纳从第一次世界大战时Hayes H C博士的概念到2000年John R.Potter等人的细线阵所经历的长达80年的发展过程,最后预计,应用光纤、新声源,采用多线阵结构能进行三维定位的主被动模块化拖曳线列阵声纳是未来的发展方向.     

论阵形畸变的拖曳式线列阵的工作方式的选取问题

阵形畸变是拖曳式线列阵声呐性能偏离理想情况的主要原因。本文讨论在常见阵形畸变方式下,线列阵指向性的计算。给出在各种不同参数下求解椭圆反函数以确定每个基元的精确坐标的方法。同时给出一种递推的公式,用于快速求解畸变阵的阵形。根据对畸变阵指向性与理想指向性的比较,提出拖曳式线列阵的工作方式选取的准则。从而解决了拖曳式线列阵声呐性能预报这一课题。计算机模拟结果与理论分析完全一致。     

用于拖曳式线列阵的一种新的线谱增强系统

拖曳式线列阵是近来声呐信号处理领域中非常活跃的课题.自适应线谱增强器有可能用于拖曳式线列阵的信号处理系统.在利用LMS迭代算法的自适应线谱增强器中,由于存在迭代噪声,系统增益与输入信噪比有关.如果不抑制拖曳平台的噪声,线谱增强系统的效用就无法发挥出来,文中提出用自适应噪声抵消系统和自适应线谱增强器级联的概念.首先把拖曳平台的噪声作为干扰加以抑制,再对输出信号进行线谱增强,从而可以提取微弱信号的线谱分量.     

拖曳线列阵管中校准方法研究

本文阐述了一种在长管中校准拖曳线列阵或其阵元组的方法,这种方法通过在线列阵上形成一个等效于其接收到一个任意角度入射的自由场平面坡时的声场分布来校准线列阵的复数灵敏度和远场指向性。在阐述了这种校准方法的基本原理以后。通过建立理论模型,用计算机模拟研究了该方法的可行性及校准声场偏差与各种参数之间的关系,并对其结论进行了实验验证。实验线列阵的方向性和灵敏度的测量结果表明,在低频情况下该方法是校准长线列阵的有效方法。     

随机线列阵的波束形成

为解决拖曳线列阵基元位置不定性问题,本文给出模拟阵形时空曲线方程和信号时空采样矩阵,求出随机化处理平均波束图,将理论模拟和试验结果作了比较,得到阵形变化和畸变损失的定量结果.还给出阵形估计的一种模型,并进行动态补偿的试验研究.结果表明,对中等畸变低速拖曳的小型线列阵,动态补偿可以得到4dB的增益改善.     

拖曳线列阵声呐平台噪声的空域矩阵滤波抑制技术

针对拖曳线列阵声呐平台噪声构成近场强干扰影响声呐弱目标探测的问题,利用近场平台噪声的多途传播特性,将匹配场定位技术和平面波目标方位估计技术结合,使用平台噪声到达接收阵的拷贝向量以及平面波方向向量共同设计平台噪声零响应约束空域矩阵滤波器,实现了平台噪声抑制.推导得出滤波器设计最优化问题的最优解,利用广义奇异值分解简化最优解表达式,并给出滤波器对平面波方向向量整体响应误差以及对平台噪声拷贝向量响应。利用平台噪声拷贝向量与远场平面波方向向量相关性,解释了平台噪声构成强干扰的原因,以及滤波后存在探测盲区的原因。由仿真可知,空域矩阵滤波处理可获得更小的探测盲区,同时获得盲区外更高的探测能力.     

分布反馈式光纤激光水听器拖曳线列阵实验研究

为了进一步增大光纤拖曳阵的探测距离,研制了缆径为16mm的32元分布反馈式光纤激光水听器拖曳线列阵.阵元在10~2 000Hz频率范围内的平均声压灵敏度为-142.7dB(re 1rad/μPa),波动幅度小于±2dB.基于声光调制器的时分、波分联合复用技术实现了32元光纤激光水听器的多路复用,各个阵元之间以及各个通道之间的串扰均小于-40dB,并完成了静态和动态拖曳湖上实验.实验结果表明,研制的32元分布反馈式光纤激光水听器拖曳线列阵无论是在静态,还是在6~16节的动态拖曳状态,都能对目标形成稳定的波束指向,与GPS轨迹记录完全一致,展现了分布反馈式光纤激光水听器拖曳线列阵在工程上的应用前景.     

水听器非轴线布放时的拖线阵流噪声响应

对拖线阵流噪声理论做出两项改进。(1)对Corcos/Carpenter两种压力起伏模型以及相应的拖线阵流噪声响应进行了全面的比较;(2)讨论了有限水听器非轴线布放时的拖线阵流噪声响应,并导出了噪声功率谱的解析表达式。结果表明,这两种压力起伏模型的波数谱、流噪声响应具有一定差别;流噪声响应与拖曳速度、套管外径以及轴线偏移距离有着密切关系。基于Carpenter模型的数值分析表明,拖曳速度提高一倍,噪声功率谱增加约24dB,且随着套管外径的增大而减小、轴线偏移距离的增大而增大。套管外径以及轴线偏移距离对高频噪声的影响要大于其对低频噪声的影响。     

大深度拖曳式深海地貌仪

研制成的深海地貌仪,采用大深度拖曳工作方式,具有高分辨率特点.它双侧工作,用途广泛.仪器包括水下拖曳系统、发射系统、接收系统和干式电火花记录器四个部分.性能优良的水下拖曳系统,使仪器能在水深1000m以内的任何海区工作.每侧作用距离500m.在测深仪的配合下,能够对水深1000m的局部海区的海底地貌进行详细观察,提供资料.需要在浅海使用时,换用短电缆,声源级可提高6dB,每侧作用距离增加到750m,即成为一种浅海地貌仪.同时,它还可作为水声测量仪器,可用于研究海底混响和深海散射层.     

拖线阵的阵形畸变与左右舷分辨

能否利用信号处理方法在单根普通线列阵上实现对目标的左右舷分辨是一个具有实用价值的研究点,文中利用线列阵在拖曳过程中产生的阵形畸变现象来解决单根普通线列阵的左右舷分辨问题。首先建立了拖线阵两种可能的阵形畸变模型:阵列呈圆弧状和阵列呈横向随机误差的类直线阵;然后分析了这两种畸变情况对拖线阵波束形成带来的问题;指出了畸变阵从原理上破坏了直线阵列处理中固有的对称性,按照畸变后的阵形进行波束形成,即可完成对目标的左右舷分辨。在合适的水听器位置标准偏差下,镜像源抑制比能达到10 dB以上,并且能显著改善波束形成效果。仿真实验研究充分证明了以上结论。     

水声信号处理领域新进展

本文介绍近30年来水声信号处理领域理论研究的新进展和在声纳设计中的应用。包括水声信号建模、声场匹配、海洋波导和内波现象的探索和研究、声矢量场信息获取和处理,低频水声信道的时/空相关特性,水下目标辐射噪声的不变特征量提取和检测技术,水下语音、图像传输和抗干扰技术。同时概述,声纳设计的前沿领域:大孔径拖曳线列阵声纳、高分辨力合成孔径声纳、深海传呼机等的发展情况。     

浅海中水平线列阵深度对匹配场定位性能的影响

以浅海声传播模型为基础,通过计算机仿真观察到以下物理现象：浅海中海底水平线列阵的匹配场定位性能优于其他深度水平线列阵.利用简正波建模方法揭示了这一现象的物理机理.按照简正波理论,各号模式的形状是海水深度的函数.通过比较不同深度上各号模式幅度的变化,发现海底模式幅值接近零的模式号数明显小于其他深度.这说明海底水平线列阵可以对更多号模式进行采样,进而获得更多的目标声源信息,取得更好的匹配场定位效果. 关键词： 水平线列阵 匹配场定位 基阵深度     

浅海声速剖面的匹配波束反演方法

为了快速反演获得浅海声速剖面,利用匹配波束构造了反演代价函数,在此基础上研究了浅海声速剖面的匹配波束反演方法(MBI)。并运用东中国海的实验数据进行实际反演,验证了MBI的可行性和鲁棒性。利用垂直线列阵接收的29个不同位置的爆炸声信号进行了声速剖面反演,MBI反演的结果与实验中直接测量的声速剖面一致,且反演声速剖面的均方根误差小于2 m/s。研究结果表明,MBI比常规匹配场反演(MFI)获得浅海声速剖面更快速、更准确,并且对底质参数的失配具有较高的鲁棒性。     

利用等离子体声源测量浅海低频段水声信道特性

浅海水声信道的结构特征及其变化特性是浅海环境水下远程探测和通讯应用的基础.为了有效测量低频水声信道特性,我们在实验中采用了拖曳等离子体声源和垂直阵接收系统。通过实验测量与信道模型仿真输出的比较,对等离子体声源特性,特别是脉冲波形、空间指向性和电声转换效率,以及在信道中的传播特性等进行测量分析。结果表明:实验测量与信道模型仿真符合良好,实验中采用的等离子体声源的发射源级和拖曳姿态稳定,波形一致性好,可以满足走航式连续水下信道测量要求。