被动声目标定位与跟踪的实验研究

目的　研究被动声定位和跟踪的可行性。方法　设计被动声目标定位、跟踪的实验系统,并进行静目标定位实验与运动目标定位与跟踪实验。结果　实验系统对静目标测向精度较高,而测距精度很低;对恒速运动目标,采用测向信息和多普勒频移信息相融合的算法得到了目标运动速度、距离的精确估计。结论　将基于时延估计的被动声测向和线谱频率估计的多普勒频移信息融合可实现对恒速运动目标的跟踪。     

被动声目标定位与跟踪的实验研究

研究被动声定位和跟踪的可行性。方法设计被动声目标定位,跟踪的实验系统,并进行静目标定位实验与运动 目标定位与跟踪实验。结果实验系统对静目标测向精度较高,而测距精度很低;对恒速运动目标,采用测向信息和多普勒频移信息相融合的算法得到了目标运动速度,距离的精确估计。     

智能雷弹的目标被动探测系统研究

战场目标被动探测技术是智能雷弹设计的一个关键性技术,研究了利用声和振动传感器对目标信号进行探测的防坦克智能地雷,该系统利用预警电路和TMS320C30控制的数据采集与信号处理电路对坦克目标的声和振动信号进行处理,实现了系统对目标的预警、识别和定位,达到了项目预期设计要求。     

声被动三基阵定位算法应用

为了满足智能地雷系统在雷场状况下应用的技术要求,利用单阵列小基阵有一定的定向精度但定距精度不高的特点,用三基阵中的2个方位角信息及阵列间的几何关系得出3个目标定位子解。再对3个目标定位子解采用方差加权融合处理方法,得到最终其定位解和方差。实验结果表明,利用三基阵进行声被动定位,能明显弥补单基阵定距精度不高的缺点,并能消除双基阵定位的盲区。算法简单有效,可应用于智能雷弹系统中,以提高其定位精度。     

双谱估计法及其在智能地雷时延估计中的应用

智能地雷中影响目标定位精度的关键性技术之一是时延估计。常用的时延估计方法是广义互相关方法，按方法对于较少先验知识、大背景噪声具有一定的局限性。结合坦克声目标的探测，提出了一种可以应有的不必具有先验知识、对背景噪声不敏感的新方法——双谱估计法，进行了理论介绍和公式推导，利用野外实测数据和编制的程序，检验方法的适用性，和广义互相关法比较，取得了较好的效果，表明在选验知识较少和背景噪声较强时它的适用性更好。双谱估计法对于智能地雷的时延估计技术进一步优化具有重要作用。     

智能声引信的目标声场测试

该文根据国内外反坦克、反直升机地雷的现状和发展趋势，提出了一种以智能声引信为信息处理与控制核心的全声被动式无人职守的反坦克、反直升机弹、雷合一武器系统。根据对武器系统的设想，研究了进行目标声场测试的测试技术与方法，设计了专用的测试系统，并对坦克等目标进行了外场测试。     

双站机载测向定位最优布站分析

本文主要针对双站测向定位系统观测平台的几何分布对定位精度有直接的影响这一特点,分析了双机载平台协同对目标测向定位时,交会角与俯仰角对定位精度的影响。通过对二维几何精度因子的分析,得出了目标与平台呈等腰三角形分布有利于提高定位精度的结论。并以此结论为前提,对三维几何精度因子进行分析。通过仿真实验得出了可以进行有效定位的交会角和俯仰角范围。     

二维多波束高精度测向技术研究

为了获得一种高精度的二维多波束测向方法,本文首次将曲面拟合技术应用于二维多波束测向,提出一种基于曲面拟合的二维多波束测向方法,并总结出影响该方法测向精度的三个主要因素,最后通过仿真实验分析了三个因素对测向精度的影响,结果表明该方法具有很高的稳健性及较好的测向精度。     

地面装甲目标声信号的混沌特征提取

针对地面装甲目标辐射的噪声信号的非线性特性,为使智能地雷能够有效地识别目标,利用非线性动力学理论中的混沌原理对目标声信号进行特征提取。通过野外场地实验,采集到2种装甲目标在不同运行速度下的40组样本信号,采用改进C-C法求得信号时间序列的相空间重构参数——时延和嵌入维,再利用Wolf法得到了2种目标声信号的混沌特征量——最大Lyapunov指数。结果显示：同一目标声信号的最大Lyapunov指数相近,且与运动状态相关性不大;不同目标间声信号的最大Lyapunov指数相差较大,辨识度较高。结论证明,最大Lyapunov指数可以作为地面装甲目标识别的有效特征参量。     

双H型比相测向天线的测向精度研究

本文简述了通信对抗中用来精确、快速测定无线电电台方位的测向天线的原理，建立了双Ｈ型比相测向天线的相位方向性函数和幅度方向性函数，用数值计算分析了天线之间的互耦与测向精度的关系；理论结果为实验数据提供了理论依据，同时也找到了提高测向精度的途径，在研制此类天线中有其参考价值．     

声学层析成像传感器布局设计

声学传感器阵列设计的合理性直接影响声学层析成像系统对温度场重建质量。本文对声学传感器阵列的数量、布局等参数进行设计,利用计算机对不同结构下的传感器阵列进行仿真,比较了几种模型温度场的重建结果,初步确定了传感器阵列各参数的最优值。通过对声学传感器阵列的仿真设计,提高了声学层析成像系统的性能,据此参数设计的声学传感器阵列获得了较高的温度场重建精度。     

矢量水听器阵列超复数模型及在高分辨率波达角估计中的应用

将超复数代数引入矢量水听器信号处理领域,用超复数来整体表示了矢量水听器输出的4个信号分量,并建立了矢量水听器阵列的超复数模型.在此基础上应用基于超复数奇异值分解的超复数MUSIC算法进行波达角估计并进行计算机仿真.仿真时与长矢量方法进行了比较,理论分析表明,运用超复数模型,算法所需的存储量和除法运算量都减少了75%;仿真结果显示,在取得上述优点的同时,超复数MUSIC算法在性能上没有损失.     

三维旋转声阵列定向静态试验研究

为了提高三维旋转声阵列的定向精度,开展了三位旋转声阵列定向静态试验研究。建立了运动声阵列定向系统在有色噪声环境中的状态方程和观测方程,给出了运动声阵列的动态模型;构建了包含传声器组、调理放大电路、数据采集卡、可调结构的声阵列装置、滤波电路、数据采集卡、A/D转换器和记录仪等模块的静态声阵列定向半实物仿真试验装置。开展了四种布局下的三维旋转声阵列定向静态试验,以三角定向理论为基础,分析了试验数据,为进一步开展动态试验研究奠定了理论基础。     

阵列声波接收换能器的隔声及防震设计

随着多极子阵列声波测井仪在各油田的广泛应用,阵列声波测井仪器在设计时不但要考虑机械结构的稳定性,更要考虑声波的隔声效果,避免声波沿着机体及个连接部分传播.用一维声波传播模型给出了一种隔声设计方法,对接收换能器阵列整体隔声以及各个换能器之间的隔声特征进行了分析,给出了隔声效果比较好的设计.     

基于提升小波时间延迟估计的被动声定位研究

 在七元空间声传感器阵列被动声定位的数学模型下,针对一阶离散小波时间延迟估计算法在低信噪比的环境下,存在着时间延迟估计精度较差,导致对目标声源定位精度较差的问题,提出一种基于提升小波时间延迟估计算法.通过仿真和计算证明改进后的算法在低信噪比的环境下估计出较高精度的时间延迟量,计算简便,运行效率较高,提升了七元空间声阵定位的精度,达到了简化算法的目的.     

基于水声矢量传感器阵的波达方向估计

推导了基于水声矢量传感器阵的Bartlett和Capon空间谱的解析表达式，并与标量传感器的空间谱相比较，分析了基于矢量传感器阵的两种DOA估计方法对阵列定向性能的改善，并给出了数字算例。     

基于表面波变换的水声瞬态信号降噪方法

为提高对水下目标信号检测的有效性和可靠性,对水声基阵信号的干扰噪声进行分析,提出对含噪信号进行三维表面波变换的降噪方法.通过设置适当的阈值,对变换后的系数进行舍取处理,得到表征信号及微量残余噪声的重构系数;对其进行表面波逆变换后得到降噪后的水声基阵信号.对实际水声信号的降噪实验表明:该方法实现了对基阵信号的并行处理,取得了较好的降噪效果.     

新型动电测井仪复合式电极系分析和测试

对实际探测器复合式电极系进行研究,重点研究动电测井探测器复合式电极系结构、工作原理及电子系统原理及测试等。使用有限元法进行数值模拟,分析电场响应结果并求解出电极系系数数值解。其次,分析复合电极系电路系统原理并在实验室对发射和采集系统电路进行上电测试和高温实验。结果表明:这种探测器成功地将不同结构和材料要求的声、电探测器融合在一起,且能实现声、电信号记录点深度对齐;电路系统在高温下工作正常,可以进行下井实验。研究结果为动电测井探测器的研究、实现以及井下现场测试提供理论支持。     

基于扩展Kalman滤波的声阵列定位数据融合算法

利用各阵元和目标相对于一中心阵元的几何关系建立目标运动方程，坐标变换方程和声阵列测量方程，并以此建立了声阵列目标定位模型。在此基础上提出了基于扩展Kalman滤波算法的目标定位数据融合算法。通过地面目标和空中目标的计算机仿真表明，本算法能够有效地克服由于智能雷布阵的随机性给智能雷定位数据估计带来的困难，对声阵列定位数据也能进行较好的融合，对提高定位精度有一定效果。     

声波测井相控线阵辐射器幅度加权的优化设计

对声波测井相控线阵声波辐射器进行了幅度加权的优化设计。分别针对辐射声束主瓣和旁瓣的最小化条件建立了相控线阵幅度加权的优化目标函数,采用拉格朗日乘子算法对目标函数进行非线性规划,并确定了最优幅度加权因子。通过数值计算对比分析了均匀幅度加权和不同幅加权条件下相控线阵声波辐射器的指向性以及辐射声束角宽的差异。结果表明,优化设计可以很好地实现相控线阵辐射旁瓣的最小化和给定旁瓣级条件下声束主瓣角宽的最窄控制,并且可以根据声波测井的不同要求提供相控线阵辐射器幅度加权的优化参数。