基于矢量水听器的水下战武器二维弹道测量研究

 水下弹道测量是水下战武器试验的重要内容。本文基于矢量水听器测量水中目标航行噪声,利用矢量水听器测向原理,经过数字信号处理器对矢量信号进行分析处理,得出武器水下航行的二维弹道轨迹。介绍矢量水听器测量原理和矢量浮标阵纯方位定位原理。通过实验室消声水池测试对矢量水听器声压与振速相位差进行修正,利用湖上试验对矢量水听器的测向误差进行修正。采用DGPS水面定位与水下水声定位相结合的方法,研制了水下战武器二维弹道测量系统,介绍测量系统的3个主要组成部分及其主要功能,并在海上实际试验中验证了基于矢量水听器的水下武器弹道测量方法先进可行、实时性强、测量精度高、使用方便,可以满足实际使用要求。     

矢量水听器阵列矩阵空域预滤波MUSIC算法

针对矢量水听器阵列多重信号分类(MUSIC)算法分辨率低这一缺点,提出了矢量水听器阵列矩阵空域预滤波MUSIC算法.该算法充分利用矩阵空域滤波器输出数据保留阵元域的特性,通过设计一个空域矩阵滤波器对矢量水听器阵列数据进行预处理,抑制阻带扇面的干扰与噪声,且尽量保证通带扇面的信号无失真通过,然后利用MUSIC方位估计进行处理.仿真结果表明:该算法可以抑制通带扇面外干扰与噪声,通带内目标分辨信噪比门限可提高3dB.     

矢量水听器微弱信号调理电路设计

矢量水听器用于检测水下声音信号,但其输出信号微弱,易被复杂的海洋环境噪声干扰,不能直接用于后续采集电路,为了实现对矢量水听器检测到的水下声音信号进行有效提取,针对水听器输出信号的特点,设计了一种相应的调理电路,使得后续采集电路可以得到较高信噪比的信号,通过对其进行仿真和实际测试,验证了该调理电路的可行性及有效性。     

球形障板对矢量水听器接收性能的影响

矢量水听器可以同步共点测量声场空间一点处的声压和质点振速的各个分量,因此其被广泛应用于水声测量、探测、通信等领域。矢量水听器在水声测量的应用中会受到安装载体散射声场的影响,而这种载体可以看作为障板,由于障板的存在使散射声场的分布发生改变,以及矢量水听器的接收性能下降。仅以绝对硬边界为例,对球形障板的散射声场进行了理论计算和仿真分析。并且对带障板条件下矢量水听器的接收指向性的变化进行了仿真研究。结果显示,从散射声场分布图可以直观看出声场发生的变化,矢量水听器的接收性能变化与障板的尺寸、与障板距离远近、声波发射频率等因素有关。     

T型MEMS矢量水听器外围信号调理电路的设计

T型MEMS矢量水听器可用于探测水下声音信号;但是接收信号微弱,且在水下环境中容易受到噪声的影响。针对接收信号的特点,为了提高信号信噪比,更好地进行后续的信号分析和处理,设计了外围信号调理电路;包括滤波模块和放大模块。通过软件仿真和测试,验证了设计方案的的可行性和有效性。     

基于解析振速平滑的声矢量阵相干信号方位估计

为了提高矢量水听器阵列相干信号源方位估计能力,提出了两种基于解析振速的矢量阵平滑算法.两种算法均利用解析振速的特殊形式抑制协方差矩阵的相干项,实现秩的恢复,然后结合修正MUSIC实现目标方位估计.第二种算法充分利用声压,振速通道抑制各向同性噪声能力与白噪声特性,首先构造了一个新的协方差矩阵,然后利用解析振速平滑恢复矩阵秩,理论推导表明这种算法可以大大提高信噪比.仿真证明,新提出的两种算法都可以无空间损耗地完成相干信号的方位估计,相比于传统的矢量阵空间平滑算法有较好的估计精度与分辨率,并且第二种算法由于信噪比的提高,其估计性能更为优越.     

基于MEMS矢量水听器阵列的潜标系统

为研究MEMS矢量水听器在潜标中的应用,设计了一种可搭载其矢量阵列的潜标系统。系统阵列由4个矢量水听器组成,其姿态信息通过三维姿态传感器实时给出。矢量水听器的输出信号经前置放大电路预处理后传输至数据记录器,经采样后和姿态信息一起存储在Flash Memory中。对系统进行了海上试验,试验结果表明:潜标系统在水下工作稳定,可正确记录海洋中的水声信号。     

声学浮标流噪声谱和空间相关特性分析

为了克服声学浮标在海洋环境中工作时的流噪声干扰,提高接收信号信噪比和记录数据质量,分析流噪声的成因,建立声学浮标流噪声谱理论模型。并应用模型仿真计算声学浮标水听器接收流噪声功率谱和空间相关半径,通过分析水听器接收流噪声功率谱特性和相关关系,得出声学浮标流噪声与海浪的大小有关,随着各水听器垂直速度增大而增大;同时,声学浮标流噪声的空间相关半径与水听器的长度有关,当水听器的长度为0.1 m时,流噪声频率150 Hz的空间相关半径约为10 cm。通过海上实验测试数据与模型仿真的性能一致性分析,验证了声学浮标流噪声功率谱理论模型和相关分析的正确性。     

火箭助飞鱼雷落点测量方法

火箭助飞鱼雷集导弹和鱼雷技术于一体,是水下反潜的主战武器之一,其落点精度直接影响着鱼雷的射击效率,因此,落点的测量是试验必须解决的难题之一。文章在介绍矢量水听器基础上,主要阐述了基于矢量水听器阵的火箭助飞鱼雷落点的测量方法,及采用的主要技术。     

水听器的脉冲互易校准

本文介绍了用在普通水池中进行水听器自由场脉冲互易校准的仪器,该仪器用直流 比较法测量脉冲幅度,并用分差放大器减小示波器光点的误差,因此有较高精度。 文中还介绍了用该仪器进行的声学实验,给出了几种水听器的方向特性,互易关系 正确性的验证以及频率响应。     

微弱信号检测技术的研究

相干检测技术是利用参考信号与有用信号具有相关性，而与噪声互不相关的性质，从而通过互相关系运算来削弱噪声。达到提高信噪比的1种微弱信息检测技术。相干检测技术是众多微弱信号检测技术中能够使信噪比改善最大，恢复信号原形的最佳技术     

应用于超声测距的小波变换滤波算法

有效的滤波算法是提高超声测距精度的关键之一。小波变换具有时频联合分析的能力,采样点处的各级小波系数反映了其频率成分的分布情况。该文提出了一种基于小波变换的超声回波滤波算法。对原始数据进行离散二进小波变换,然后将各点的小波系数同理想回波信号的小波系数进行相关运算,利用得到的相关系数区分噪声和回波所在区段,然后对噪声的小波系数进行收缩处理,从而实现滤波。利用该算法对自制的超声测距装置采集到的回波数据进行了滤波处理。结果表明:其滤波效果要优于经典的小波阈值法,信号信噪比提高了6～9dB,数据中混有的大幅值噪声得到了有效抑制。     

噪声关联程度时间周期调制频率对单模激光随机共振的影响

对单模激光增益模型的光强功率谱及信噪比进行线性化近似计算,以时间周期调制频率Ωλ为参数讨论信噪比R随抽运噪声Q以及量子噪声强度D的变化,发现R-Q曲线和R-D曲线都随Ωλ的变化而周期性地出现由共振到单调衰减的变化.     

基于最大似然估计的自适应阈值视频被动取证

基于分块级的模式噪声,提出一种基于最大似然估计的自适应阈值视频被动取证方法.它采用小波去噪和维纳滤波提取传感器的模式噪声,并通过固定大小的滑动窗口,计算分块级的能量梯度、信噪比和相邻帧相同位置块模式噪声的相关性构造特征值向量.在此基础上,采用最大似然估计得到判别篡改区域的自适应阈值.仿真实验结果表明,提出的方法对于复制-粘贴的视频内容篡改取得了较好的取证效果,并且能够对较小区域的篡改进行定位.     

微腔半导体激光器的抗噪声性能

针对被假定为白噪声的电流噪声,在大信噪比的前提下,计算了微腔半导体激光器在不同参数下的信噪比增益和输出信噪比, 为高质量的光输出、高抗噪声性能的微腔半导体激光器的设计提供了理论依据。     

白噪声关联调制对单模激光信噪比的影响

用线性化近似方法计算了单模激光增益模型的光强功率谱及信噪比,以噪声、信号频率和时间周期调制频率为参数讨论信噪比R随量子噪声强度D的变化,发现负关联情况下会出现随机共振,对噪声间关联程度的时间周期调制是引发随机共振的重要因素.     

一种基于相关处理的制冷CCD系统噪声评估方法

通过对CCD成像系统的噪声分析,从相关检测理论出发,提出制冷CCD成像系统噪声测量方法,该方法只需要对同一景物连续拍摄两帧图像就可快速计算出成像系统的噪声,可以实现对成像系统噪声的连续实时测量.测量结果表明:相关噪声测量方法可以克服或减小环境影响,测量过程简便易进行,有望成为光电成像系统,特别是制冷CCD成像系统噪声测量的有效方法.     

一种新型声表面波无线测量系统

根据声表面波（SAW）器件的P矩阵模型，叉指反射栅外接负载阻抗不同导致声反射系数的变化。根据此原理，普通SAW器件的反射栅外接阻抗变化的常规传感器可方便地实现无线测量。通过制作相应的SAW器件并利用网络分析仪对此进行了实验验证。推导了无线测量系统的接收机信噪比与检测错误概率以及幅度分辩率的关系。发现了幅度测量存在的问题，提出采用相位法改进信号处理方法。     

随机锤击法识别专用车架结构模态参数

结构动态试验中,用锤击法识别结构模态参数,近几年来已被广泛应用,通常锤击法激振能量有限,测得激励和响应数据信噪比甚低,影响模态参数识别的成败。本文提出用一种随机锤击法识别结构模态参数,它能将更多能量输入结构,提高了数据的信噪比,加快了试验速度。本文结合具体数据作出了论证。在4 t重复杂汽车吊专用车架上仅用280g重的小力锤,满意地获得了结构模态参数,并且与一般锤击法试验作了对比分析。