基于高阶ESPRIT的单声矢量水听器近场声源定位

为避免传统近场定位算法需要三维搜索,计算量大的问题,该文结合高阶累积量提出一种适用于单矢量水听器近场声源定位的旋转不变子空间(ESPRIT)算法。首先通过定义一系列的四阶累积量矩阵,获得了3个不变性矩阵,然后从这些不变矩阵中提取近场源的位置信息,该方法可以得到目标的方位角、俯仰角和距离的封闭形式的解。最后通过仿真验证了本算法的有效性。     

自适应线谱增强器的改进及实现

针对舰船辐射噪声中线谱检测及提取难问题,研究了基于矢量水听器的自适应线谱增强器。利用矢量水听器同步、同点测量声场的声压和振速的特点,将传统自适应线谱增强器改进为双输入结构,由于所测声压信号与振速信号间的相关性,提高了线谱增强的效果。通过实测数据对改进算法进行了验证,并在Simulink中的DSP Bulider平台下对改进的自适应线谱增强算法予以实现。     

声矢量阵张量分解MUSIC算法

矢量水听器同时、共点测量声场中的声压和振速分量,因此相对于声压水听器能够获取更多的声场信息,多重信号分类算法(MUSIC)是一种具有高分辩能力的方位估计算法,本文对声矢量阵接收信号三阶张量建模,并通过高阶奇异值分解得到信号张量子空间,从而结合MUSIC算法对声源进行方位估计。基于三阶张量奇异值分解得到的信号子空间相比于传统的矩阵奇异值分解得到的信号子空间能够更好地抑制噪声,并且体现了多维数据之间的关联关系,因此方位估计精度更高。计算机仿真结果表明:矢量阵张量分解MUSIC算法性能优于传统矢量阵MUSIC方法。      

一种弯张换能器及其共振频率计算方法

提出一种弯张换能器即欧米伽换能器,推导出其共振频率和位移振形函数。把欧米伽换能器分成四个构成部分,利用旋转薄壳理论和压电理论分别求出各部分的能量并进行相加,得到整个欧米伽换能器能量的泛函表达式;把几何边界连续条件和包含待定系数的位移振形函数代入到欧米伽换能器能量泛函中,运用Rayleigh-Ritz法求出欧米伽换能器的共振频率,再把共振频率代入Rayleigh-Ritz偏微分方程和边界方程中求出位移振形函数的待定系数以获得确定的位移振形函数。该方法也被推广到对钹式换能器共振频率和位移振形函数的求解上。上述求解结果与实验结果和数值软件相结合论证了该方法的有效性。可获得以下结论:(1)欧米伽换能器陶瓷片的径向振动与金属端帽顶部的纵向振动同相,减少了声场中的反相分量,易作为低频换能器使用;(2)为解决欧米伽换能器和钹式换能器的优化设计提供了理论支持;(3)文中求解共振频率和位移振形函数的方法,即可以应用在由旋转薄壳组成的弯张换能器上也可以应用在由旋转薄壳组成的其它结构上,具有普遍性。      

水下激光告警器信噪比分析计算及仿真

在反猎雷预警系统中,激光告警设备主要用来识别敌对激光信号的方位。水体对激光衰减使告警器性能降低,对光的吸收使接收器信噪比降低,散射使定向精度变低。使用传输方程理论建立了激光在水下传输模型,运用傅里叶变换及平面波扩展方法求解水体传输方程。利用光的互易原理及传输方程得到了探测器平面上的二维空间光强分布模型。仿真计算了探测器在清洁海水、近岸海水、浑浊海水等海水环境时直射光与散射光的响应。仿真实验结果表明所提出的方法可用于评估水下告警系统探测器接收性能。     

基于不同格林函数的噪声源定位方法研究

格林函数作为近场声全息算法的传递函数,其傅里叶(Fourier)谱的准确获取是声场高精度重建的前提。该文详细介绍了近场声全息的基本原理,推导了两种格林函数傅里叶谱的获取方法,并通过仿真对水下多声源进行逆向重构定位。仿真结果表明,声源较少时,两种方法的定位误差均不超过5cm,且声源声压幅值对应成比例;当声源数较多时,基于K-空间抽样格林函数具有抑制多声源相干产生的虚拟声源的鲁棒性,更适于多噪声源的定位。