喷注声源在油井液位深度测量中的应用

介绍了管道内喷注噪声的产生机理,阐述了用ANSYS程序模拟湍流噪声场的思路与过程,展示了管道中喷注声压的数值计算方法.通过对喷注声源的数值模拟研究发现,稳定喷注能在管道中产生低频宽脉冲声波,并得到实验验证,找到了能在管道中产生低频宽脉冲声波的方法,并且较好地解决了喷注体积的确定问题.现场实验证明,使用喷注声源能显著提高声波在管道中的传播距离,为扩大回声测距法的量程指出了新的途径.     

冲突避免的水声网络拓扑发现协议

当水声网络的所有节点完成在目标区域的部署后,每个节点除了自己的节点ID已知外,对新网络的信息一无所知,而这些信息是网络顺利运行的必要前提。因此,一个能够完成网络中所有节点和链路发现的网络拓扑发现协议是非常必要和重要的。水声拓扑发现协议完成的效率,往往依赖于信道接入策略的选择,但它不能完全使用已有的水声多路访问控制(multiple access control, MAC)协议,因为在网络建立的初始阶段拓扑未知,已有传统水声MAC协议不能完成拓扑发现,所以需要根据这一阶段的特殊状态来设计拓扑发现协议。基于此问题,提出了一种高效的冲突避免的水声网络拓扑发现(简称为CFVE)协议,该协议利用网络中节点ID的唯一性,在其特定时隙接入信道,节点无冲突地发现控制分组的交换,最终实现网络中所有链路和节点的发现。仿真结果表明, CFVE协议可以以较低的发现时延和能耗完成全网拓扑的发现,是一种适合于多跳水声网络的拓扑发现协议。     

无线遥控、浮标式水下目标跟踪定位系统

设计了一种新型的水声定位系统克服传统长基线定位系统操作复杂、工作效率低等弱点。通过在海上布放浮标阵,在较大范围内监测目标运动信息;组建海上无线局域网络实现浮标与基站的数据交换;加装DGPS接收机,动态获得浮标的大地坐标,用于水下目标位置的解算。系统已通过了海试,试验结果表明系统具有作用距离远,定位精度高,操作简便等优点,其可行性及可靠性也得到了验证。     

水声信道非线性均衡的研究

对浅海信道传输的声信号进行深入分析,在对判决反馈均衡(DFE)算法进行分析的基础上,对稀疏权DFE均衡器信道估计的均方误差(MSE)、信道的稀疏估计等进行了分析研究,并对信道进行了稀疏化估计,对全阶均衡器和稀疏权均衡器进行了仿真,证明对非线性均衡器结构进行稀疏化是可行的,降低了算法复杂性,并使由此造成的性能下降限定在一定的范围内。     

一种鲁棒的被动声目标识别方法

针对噪声环境下一些声目标识别技术性能严重下降的问题,提出了一种基于一阶补偿的径向基函数网络模型,并给出了该网络参数选择方法。实际应用表明,这种神经网络对噪声具有较强的鲁棒性,与传统的径向基函数网络相比,其识别性能等同于信噪比提高大约１０～１５ｄＢ。     

基于协议同步水下传感器网络目标协同定位算法

为了解决水下目标的定位问题,讨论了一种基于水下传感器阵列网络的目标协同定位算法。该算法在实现水下节点同步的基础上,通过建立目标位置与距离差测量值的统计模型后依据最大似然准则完成目标定位。定位算法的实现采用分布-集中相结合的处理方法,在提高定位精度的同时大大节省了水下节点通信能耗。通过仿真实验验证了算法的有效性和可行性,实验结果表明该方法具有较好的同步及目标定位精度。

Abstract：

A collaborative target location algorithm for underwater acoustic sensor networks （UASN） was proposed. The algorithm was achieved based on time synchronization for high transmitting delay for UASN. Target location was estimated by maximum-likelihood methods based on proposed statistical model which was established by the relation between target position and measured range difference. The proposed algorithm adopts the distributed-centralized computation methods,which degrade the transmitting energy comparing with traditional centralized methods. The result of simulation shows the application validity and the more location performance of the algorithm.     

伪逆算法的改进及其用于相控阵激发声场的控制

相控阵作为高强度聚焦超声肿瘤治疗中备受关注的一种换能器,运用伪逆算法可使其在媒质中产生的声场进行准确的声聚焦控制。但目前伪逆算法中的位置控制函数表述过于复杂,程序编译及计算时间过长。对原伪逆算法进行了改进,并将其用于一10×10个正方形阵元的平面相控阵在多层媒质中当肿瘤位于不同深度处时激发的声场进行了仿真。结果表明:利用改进的伪逆算法可对不同深度不同尺寸的肿瘤进行准确的声聚焦控制,并使程序设计及计算时间都大为减少。该算法为高强度聚焦超声肿瘤治疗提供了理论参考。     

镜像阻抗连接声表面波滤波器建模与仿真

将镜像阻抗连接结构的输入输出对、镜像对和反射器对转化为十六端口网络元的形式,并用传递矩阵描述相应的网络元,把它们按网络元的排列顺序相乘便得到镜像阻抗连接结构的矩阵模型,利用边界条件将该模型降为二阶矩阵,以此求出声表面波滤波器的插值损耗。用SIMULINK对这一过程进行建模并得到了滤波器的动态仿真模型。然后代入基于氧化锌/金刚石/硅结构的瑞利波相速度和机电耦合系数的频散数据及其它相关参数,仿真得到了滤波器的插损频响。     

基于不同奇对称误差估计的盲均衡算法

为了研究盲均衡算法中误差函数形式对盲均衡器性能的影响,定义并分析了不同奇对称误差函数的特点,提出了基于不同奇对称误差估计的变步长盲均衡新算法（DOSVCMA）。该算法充分利用误差函数的对称性来减小均方误差,利用变步长来加快收敛速度,在步长特性参数相同的前提下,用深海声道轴信道和双径水声信道对该算法进行了仿真研究。结果表明,用不同奇对称误差函数设计的均衡器,在收敛速度和收敛后均方误差方面的性能是不同的,但比常规的变步长盲均衡算法（VCMA）的性能优越,这一研究为提高盲均衡器性能提供了一条途径。     

基于T/4分数间隔的盲均衡算法研究

为了克服波特间隔常数模算法和T/2（T为字符间隔）分数间隔常数模算法收敛速度慢、稳态误差大的缺点,提出了基于T/4分数间隔的常数模盲均衡新算法,推导了4倍过采样多速率系统和1输入4输出多信道系统模型的公式。该算法采用T/4分数间隔均衡器采样,其采样频率大于奈奎斯特频率,从而避免了因欠采样引起的频谱混叠,均衡器可以更有效地对失真信道进行补偿。与波特间隔、T/2分数间隔均衡器相比,该算法收敛速度快、稳态误差小。多径水声信道盲均衡的仿真实验,验证了该算法的性能。