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相似文献
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1.
徐嘉璘  郭良浩 《应用声学》2024,43(2):237-251
深海会聚区声道由于具有传播距离远、传播损失低等优势,对实现声呐远程探测具有十分重要的意义。本文基于虚源理论推导了深海会聚区的多途到达时延结构,给出了会聚区内不同声线路径的时延差曲线随接收深度变化的近似表达式,通过分析时延差曲线与声源水平距离之间的关系,提出了一种利用多途时延差估计深海会聚区近海面声源距离的方法,仿真实验验证了该方法原理的正确性。南海实验结果表明,当收发距离在42km~52 km时,会聚区爆炸声源距离估计结果同实际爆炸距离吻合较好,估计误差为0.6%~6.1%,验证了该方法的有效性。  相似文献   

2.
为了验证多台滑翔机用于声源位置估计的可行性,提出了一种基于声学滑翔机的联合水下声源定位方法。首先利用水下滑翔机在东印度洋北部海域获取的声传播数据,分析了宽带脉冲信号的多途传播特性,然后提出了利用单水听器基于脉冲波形结构匹配的声源距离估计方法,在此基础上通过两台水下声学滑翔机联合定位的方式,实现了水下声源距离和方位的同步估计。结果表明:在印度洋深海非完全声道条件下,在100 km范围内,使用单台滑翔机估计的声源距离整体较为准确,但仍有估计误差较大点;联合两台滑翔机进行水下声源定位可进一步提高精度,对于200 m深度的声源,距离估计均方根误差为2.5 km,相对误差小于4%,方位估计均方根误差为2.4°。  相似文献   

3.
针对深海上层声速剖面水平方向弱变化对声场会聚区特征的影响,通过对0°出射声线传播轨迹的分析,提出了只考虑声源及会聚区位置附近声速剖面水平变化实现深海声场会聚区特征准确预报的方法,该方法有助于降低深海声传播调查时声速剖面水平非均匀分布的测量工作量。通过模拟小振幅内波引起深海上层声速剖面水平非均匀变化,对该方法进行了仿真验证。南海声传播试验数据分析表明,当不考虑上层声速剖面的水平非均匀分布时,模型预报的声场会聚区位置及会聚区能量分布与实测结果有一定差异,该差异具有距离累积效应,到第二会聚区时位置累计误差可达3 km,当考虑会聚区宽度内声速剖面水平变化时,模型预报的声场会聚区位置与实测结果非常吻合,第二会聚区位置预报误差小于1 km。  相似文献   

4.
利用数值模型研究了完整深海声道中会聚区的水平偏移特性,根据折射定律和Lloyd镜效应推导了会聚区发生水平偏移时临界频率的表达式。研究结果表明:当声波频率低于临界频率时,会聚区的主导模态与频率相关,随着声波频率减小会聚区会向靠近声源的方向水平移动,同时传播损失明显增大,当声波频率大于临界频率时,会聚区的主导模态近似与频率无关,会聚区的位置和传播损失大小不会随频率改变而发生明显变化,声源深度不同时,临界频率也不同。通过临界频率可以确定在特定声源深度下,会聚区发生水平偏移时需要满足的频率条件,利用临界频率与声源深度之间的关系,可以被动估计深海浅层目标的深度。  相似文献   

5.
纯方位目标运动分析的卡尔曼滤波算法   总被引:5,自引:0,他引:5       下载免费PDF全文
詹艳梅  孙进才 《应用声学》2003,22(1):16-21,30
本文介绍了纯方位目标运动分析的卡尔曼滤波算法,利用Lyapunov稳定性理论,通过计算算法的稳定性度量值,对三种卡尔曼滤波算法的稳定性进行了分析讨论,并通过仿真计算对各方法的估计性能进行了比较。  相似文献   

6.
基于爆轰波原理声源定位方法初探   总被引:5,自引:0,他引:5  
基于弹丸发射时所发出的爆轰波,利用传感器接收时差信息,从而确定声源位置。本文建立了该声源定位反问题的物理和数学模型,并依据该模型寻求适当的数值解法,最后针对延拓-广义逆法声源定位问题进行了演算和简要分析。  相似文献   

7.
综合考虑声音信号的时延和多普勒效应,设计出一种七元非对称麦克风阵列声源定位装置。将该装置应用于对静止声源、不同运动状态的声源的定位,探究了装置对不同声频、三维空间不同位置以及不同运动状态的声源的定位效果。对于静止声源,装置的定位精度约为±2cm,定位范围约为0~70cm。对于运动声源,装置可以得到不同时刻声源的位置和速度,进行拟合后得到的运动参数误差约为3%。以声源定位测量重力加速度为例讨论了声源定位在实验上的扩展。本工作有助于帮助学生理解声学的相关知识,具有很大的实际应用与实验教学价值。  相似文献   

8.
会聚区是深海水声传播重要的物理现象,对其准确建模和计算是深海远程水声探测与通信的基础.但深海会聚区缺乏明确的数学描述,特别是对于地球曲率所导致的系统误差,目前主要采用近似计算与曲率修正相结合的方法,尚无精确会聚区数学模型.本文基于水声射线黎曼几何建模基础理论研究,在弯曲球体流形上开展深海会聚区建模,在分析总结会聚区物理特征的基础上,给出深海会聚区黎曼几何描述,得到深海会聚区位置、距离的分析形式和基于黎曼几何概念的计算方法,为深海会聚区——这一重要的深海声学现象探索赋予黎曼几何学意义.以Munk声速剖面为例,对比分析深海会聚区在曲率修正和采用黎曼几何方法在球体流形上建模两种情形的时空分布,验证了本文提出的深海会聚区黎曼几何模型的有效性,结果显示近海面处的会聚区宽度随声传播呈现先变大后变小的规律,最大约20 km,最小约4 km.  相似文献   

9.
王燕  李想  齐滨  梁国龙 《声学学报》2023,48(2):277-290
针对无源声呐多目标方位跟踪问题,研究了一种基于粒子滤波的检测前跟踪方法,关注于改善邻近目标和机动目标的跟踪性能。首先,提出了一种考虑了邻近目标影响的似然函数;其次,采用辅助变量利用量测信息优化粒子采样,当算法运动模型与目标实际运动状态失配时,这种策略具有很大优势。结合以上两点,提出了一种检测前跟踪算法,该算法将邻近目标划分为一组,使用邻近目标的预测状态计算目标的似然,计算效率较高。利用仿真生成的数据和海上采集的实际数据分别验证了该算法的性能,并与其他多目标粒子滤波检测前跟踪算法进行比较,证明了该算法具有良好的跟踪性能。在目标邻近和目标机动的情况下,该算法的优势更加明显。  相似文献   

10.
针对典型深海环境中宽带声源的深度分辨问题,通过研究深海声场随频率起伏的干涉结构与垂直线阵频域波束输出图中的干涉结构,给出一种直达声区内可区分多水下目标的宽带声源深度估计方法。该方法以近水面目标的射线声场模型为基础,推导出近海面宽带声源接收声场的波束输出表达式,阐明了频域波束输出图中干涉结构与声源深度的对应关系。然后利用改进的傅里叶变换方法将二维频域波束输出图映射到声源深度-掠射角度域,可实现声源深度信息的有效分离。最后开展了深海实验验证,利用垂直阵接收拖曳声源发射的宽带白噪声信号,拖曳声源深度计算结果与实测声源深度基本一致。数值仿真与实验结果均表明该方法可以在多目标复杂环境下准确估计出水下宽带声源的深度。  相似文献   

11.
I.IntroductionTheconceptofmatchedAieldprocessinghasbeenintroducedbyBuckerin1976I1],firsttoapplyittocalculationofpassillgsourcelocalization.Theprincipleofsourcelocalizationisthatthecorrelationfunctionofthemeasuredfieldofavertical(orhorizolltal)arrnywiththecalculatedfieldforthetruesourcepositionislargerthanthatofthemeasuredfieldwiththecalculatedforany'fictitious'sourceposition,ifallestimationsofenvironmentalparametersarebasicallycorrect.Intermsofthismethodwecallobtaillbothinformationsofsourcer…  相似文献   

12.
The purpose of this work is to investigate acoustic source localization algorithms suitable for use with distributed sensor networks. Traditional sensor networks employ a central controller; however centralized data processing in large-scale sensor networks is not always desirable because of the excessive communication and computational complexity it requires. Therefore, fully distributed localization algorithms are considered. The most important aspect of these algorithms is that they be scalable for use in large sensor networks. The scalability is achieved by forming sensor nodes into groups which collaborate to locate sources. Source locations are determined from time of arrival (TOA) information of the acoustic wave front. Two source location solution methods are used: least squares (LS) and Tikhonov regularized inversion (RI). Experimental results validate the accuracy of a distributed localization approach, and the effectiveness of the LS and RI methods are compared. Additionally, important parameters of the distributed localization algorithm are considered.  相似文献   

13.
Acoustic source localization   总被引:1,自引:0,他引:1  
In this article different techniques for localizing acoustic sources are described and the advantages/disadvantages of these techniques are discussed. Some source localization techniques are restricted to isotropic structures while other methods can be applied to anisotropic structures as well. Some techniques require precise knowledge of the direction dependent velocity profiles in the anisotropic body while other techniques do not require that knowledge. Some methods require accurate values of the time of arrival of the acoustic waves at the receivers while other techniques can function without that information. Published papers introducing various techniques emphasize the advantages of the introduced techniques while ignoring and often not mentioning the limitations and weaknesses of the new techniques. What is lacking in the literature is a comprehensive review and comparison of the available techniques; this article attempts to do that. After reviewing various techniques the paper concludes which source localization technique should be most effective for what type of structure and what the current research needs are.  相似文献   

14.
The absolute position of an underwater target is difficult to pinpoint because the global positioning system (GPS) cannot penetrate water bodies. The long baseline (LBL) positioning system can extend GPS using high-precision calibrated underwater beacons as references. While traditional LBL systems give the target position without considering calibration error of deployed beacons. To solve this problem, we propose a method different from previous works, that combining the errors of observations together. We use GPS outputs as true values to evaluate the localization performance. An LBL system with four beacons was installed in deep sea to test the results. The positioning accuracy in deep sea improves nearly 5 m. The results suggest that beacon positioning errors have a great impact on localization precision, that is significant in high-precision positioning tasks.  相似文献   

15.
针对前飞状态的旋翼气动噪声信号频率存在周期性波动,且频域波束形成方法只能应用于稳态声源的问题,提出一种频率波动声源的波束形成方法。该方法利用已知的声源频率变化规律进行频率修正,在时域将频率波动信号等效为单频信号,基于该单频信号进行波束形成声源定位,实现了旋转运动的频率波动声源准确定位。数值仿真结果表明,提出的方法能够在频率波动幅值为127 Hz的情况下准确呈现出声源分布情况。在旋翼模型的风洞试验中,利用提出的频域波束形成方法其声成像结果中声源最大能量位置均在旋转轨迹上,而未进行频率修正的波束形成方法结果无法准确呈现出声源的位置。该方法扩展了频域波束形成方法中的单频声源假设,实现了旋转运动声源在频率波动状态下的波束形成,适用于前飞状态下旋翼气动噪声源的声源定位。  相似文献   

16.
闫晟  郝程鹏  马慧  鄢社锋 《声学学报》2018,43(2):169-177
系统阐述了利用水下爆炸声源作为发射声源,辅助声呐系统实现水下目标定位和目标方位、距离参数估计的方法。研究了目标散射信号的窄波束混响模型,以及混响背景下的目标方位参数的估计方法。对目标参数估计误差进行研究,证明方位参数、距离参数的估计误差近似满足高斯分布,并推导了距离参数估计误差方差的表达式。利用仿真实验对目标距离参数估计误差及其标准差进行研究,得出了一系列提高距离参数估计精度的措施。仿真和湖试数据处理结果显示,在存在一定爆炸声源距离误差的条件下,本文方法可实现对远距离水下目标的准确定位。  相似文献   

17.
He T  Pan Q  Liu Y  Liu X  Hu D 《Ultrasonics》2012,52(5):587-592
This paper attempts to introduce a near-field acoustic emission (AE) beamforming method to estimate the AE source locations by using a small array of sensors closely placed in a local region. The propagation characteristics of AE signals are investigated based on guided wave theory to discuss the feasibility of using beamforming techniques in AE signal processing. To validate the effectiveness of the AE beamforming method, a series of pencil lead break tests at various regions of a thin steel plate are conducted. The potential of this method for engineering applications are explored through rotor-stator rubbing tests. The experimental results demonstrate that the proposed method can effectively determine the region where rubbing occurs. It is expected that the work of this paper may provide a helpful analysis tool for near-field AE source localization.  相似文献   

18.
Kundu T  Nakatani H  Takeda N 《Ultrasonics》2012,52(6):740-746
The conventional triangulation technique cannot locate the acoustic source in an anisotropic plate because this technique requires the wave speed to be independent of the propagation direction which is not the case for an anisotropic plate. All methods proposed so far for source localization in anisotropic plates require either the knowledge of the direction dependent velocity profile or a dense array of sensors. In this paper for the first time a technique is proposed to locate the acoustic source in large anisotropic plates with the help of only six sensors without knowing the direction dependent velocity profile in the plate. Experimental results show that the proposed technique works for both isotropic and anisotropic structures. For isotropic plates the required number of sensors can be reduced from 6 to 4.  相似文献   

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