基阵
- 基于四阵元基站的水下航行器自定位方法
种基于海底四阵元基阵的自定位方法．首先，针对水声信道的复杂性，设计了具有时频特征明显、高峰值功率的声学频率梳信号作为传输信号，仿真实验证明该信号具有可靠的稳定性和抗噪性；其次，结合倒置的超短基线定位原理，设计了布放在已知参考点的四阵元基站，各阵元发出相互正交的声频梳信号，水下航行器在基阵声学作用范围内接收各个阵元混叠的声学频率梳信号，利用匹配滤波法对各信号单程飞行时间进行粗测；最后，针对声学频率梳的时域和频域特性，推导了接收信号与飞行时间的关系，利用相关分
天津大学学报(自然科学与工程技术版) 2023年3期2023-03-15
- 基于四元阵的超短基线便携式定位设备定向算法
都需要安装固定的基阵,且基阵尺寸较大。而超短基线定位系统基阵尺度较小,安装方便,可用于舰船和无人水下航行器等的水下定位。超短基线定位技术发展比较成熟,国内外已经有大量的关于其阵型设计、安装校准、发射信号形式和定位精度提升等方面的研究以及相关成熟产品[2-9]。例如,针对潜水员水下定位主要包括使用岸基主被动声呐对未知入侵潜水员进行定位跟踪的技术及产品研究[10-12],以及针对潜水员水下协同作业时相互位置信息获取的应用研究[13-14],而用于潜水员水下协同
水下无人系统学报 2022年6期2023-01-27
- 多边矩阵的块拉长Te运算
别利用多边矩阵的基阵和置换矩阵探究了在多边矩阵中存在的一些一般运算法则，文献[6-9]中的按行拉长Vr=vecr和按列拉长Vc=vecc及 其相应的逆的运算方法，也可以归纳为是多边矩阵块拉长Te及其逆Te-1运算规则的一种特殊情况，即总体拉长te及其逆te-1运算的情况。而本文则是为了将一般矩阵按行拉长vecr的运算法则和性质推广至多边矩阵，并探究多边矩阵块拉长Tensor运算规则。1 多边矩阵块拉长Tensor 运算的定义和基本定理定义1.1设多边矩阵的
应用技术学报 2022年3期2022-09-19
- 基于声场预报的共形体积阵散射特性分析
状的体积阵。这类基阵在实际使用中,当声波辐射到基阵表面时,航行器自身的结构,例如用于安装基阵的障板或航行器外壳，会在水听器接收外界信号时反射入射的声波,这些声信号会和声源发出的信号混在一起被基阵所接收,从而对阵列信号的接收产生较大影响,尤其是导致阵列流形这一物理量偏离理想值,造成后续信号处理方法性能严重下降。在自由空间中,共形阵阵列仅由离散的点阵元组成,基阵的阵列流形可以通过解析表达式计算[1]。然而基阵的水听器在实际中会安装在刚性障板上,障板对入射声产生
西北工业大学学报 2022年3期2022-07-22
- 互辐射对八元平面阵的影响分析及试验
射效应，则会导致基阵的谐振频率漂移、阻抗变化，指向性改变等偏离设计指标的结果[2-4]。本文针对互辐射作用对基阵性能的影响，对八元平面阵的互辐射阻抗特性进行研究。通过对互辐射阻抗的理论计算，确定了基阵的合理布阵间距，优化了基阵的辐射效率，并把互辐射作用引入基阵指向性的计算中，修正了常规指向性的算法。通过有限元软件仿真和样机制作测试验证了互辐射理论在基阵设计中的有效性。1 基本理论1.1 互辐射阻抗辐射阻抗是作用在辐射面的力与辐射面振速的比值。基阵中每个阵元
压电与声光 2022年3期2022-07-16
- 基于TDOA和AOA算法的声源定位模型的研究
几何形状。将二元基阵、三元基阵、四元及其多元基阵构成的麦克风树几何形状对声源定位的准确性进行比较，根据分析可知，最佳的几何形状为正三角形时，定位的准确度最高且计算更为简便。建立基于TDOA 算法和AOA 算法改进的声源定位模型，给定封闭大厅的具体长宽高，在此基础上计算出声源距离麦克风的角度范围和各个麦克风到达声源的距离范围，最后根据所构建模型求解出声源的具体坐标。图1 问题分析示意图3 构建麦克风阵列仿真模型确定麦克风树的几何排列形状，为了更好地用麦克风阵
电子制作 2021年12期2021-07-18
- 可扩展孔径阵方位估计误差仿真分析与实验研究
列响应向量反映了基阵各基元对于观察方向的时延关系。图3给出基阵的波束指向性的仿真结果。图3 圆阵指向性图Fig. 3 Beam directivity diagram of circular array文章采用时延波束形成方法，通过对不同基元的输出进行不同的延迟来实现在0θ方向的输出最大的目的，则此时阵的输出可以表示为式中： ni( t)为零均值，方差σn的白噪声；θ为目标信号源的方位角；θ0为导向方向；ωi为加权系数。加权的目的在于改善基阵的方向性，可以
数字海洋与水下攻防 2021年3期2021-07-14
- 组合式弯曲圆盘换能器仿真研究
曲圆盘换能器密排基阵进行大量研究，通过调节弯曲圆盘换能器之间的间距、阵元尺寸、加电方式，可实现宽带性能。组合式弯曲圆盘换能器是一种极易实现小尺寸低频工作的优质声源。2010 年，李宽等[1]通过不同尺寸弯曲圆盘换能器形成密排基阵，设计压电陶瓷激励方式，实现宽带发射；2011 年，顾磊等[2]通过理论公式初步验证：组合式弯曲圆盘换能器由于密排阵元产生的强烈互辐射，阵元辐射阻抗增加，基阵总辐射抗增加，谐振频率降低。本文利用等效点源模型推导组合式弯曲圆盘换能器的
声学与电子工程 2021年1期2021-04-19
- 水下预警探测声呐基阵与反潜兵力的融合运用初探
水下预警探测声呐基阵的融合运用必能产生新的战术战法，对切实增强水下作战能力、巩固水下防御体系，具有重要的实战意义。1 水下预警探测体系反潜作战中，感知潜艇的存在是执行后续任务的基本条件。水下预警探测体系就是为了实现对潜艇早期感知预警而建立的，能够为海上作战提供预警信息保障，对于水下作战乃至海军整体作战行动至关重要。目前，水下信息搜集处理、预警探测和反潜作战能力最强的还是美军，主要体现在2个方面：1）研究拓展水下预警探测新技术新装备。美军在固定式水下预警探测
数字海洋与水下攻防 2020年6期2020-12-25
- 一种便携式船载水下跟踪测量系统设计∗
位：s。假设系统基阵采用三元平面阵结构，由三个水听器Sc、Sx、Sy构成平面三角形跟踪基阵，设三角形基阵顶点坐标（x0，y0），基阵孔径对应长度分别为a、b、d（长基线阵的基阵孔径对应长度由水声自校准组件测量得到），见图1。则有：图1 同步式球面交汇定位原理设目标位置为T（x，y，z），目标传输延时分别为t1、t2、t3，声速为c，已知一顶点坐标（x0,y0），带入式（1），则有：解方程组，可得：由式（4）便可获得水下目标相对于测量基阵的位置坐标，如果水下
舰船电子工程 2020年8期2020-10-10
- 三角形五元十字混合阵列弹丸落点定位方法
于五元十字阵的单基阵和双基阵对弹丸落点的定位精度，定位误差较大[8]。针对靶场弹丸回收试验中弹丸落点定位精度低的问题，提出基于三个五元十字阵列组成三角形混合阵列的定位方法。1 五元十字阵列定位1.1 五元十字单基阵定位1.1.1五元十字单基阵模型图1为单基阵的排列图(本文不考虑俯仰角)。四个传感器与中心传感器的间距都为D，建立直角坐标系，中心传感器位于原点，即O(0,0)。边缘传感器坐标分别为P1(D,0)，P2(0，D)，P3(-D,0)，P4(0，-D
探测与控制学报 2020年4期2020-09-02
- 潜艇水动力噪声对声呐声基阵影响分析
振动，从而在内部基阵区域产生水动力噪声。水动力噪声的辐射声功率与航速的6～7次方成正比[1]，该噪声在中高航速下是声呐基阵区域自噪声的主要成分[2]。准确描述声呐基阵区域的水动力噪声特征，是提高声呐的工作效率和降低基阵区域综合噪声的重要技术基础和依据。对于存在固体边界的运动模型来说，其运动的外壁面上主要存在两种不一样的声源：一种是偶极子声源，主要与外壁面上的脉动压力有关，这是内部产生水动力噪声的主要来源；另一种是四极子声源，主要是由流场中的湍流漩涡运动以及
声学与电子工程 2020年1期2020-04-10
- 海洋资料浮标声学特征采集系统设计
系统设计包括声学基阵设计，信号采集处理机设计，目标探测与方位估计算法和声学基阵方位补偿方法等。2014年6月进行了一次湖上试验，试验结果表明：声学特征采集系统的硬件可靠，目标探测、方位估计和方位补偿算法有效。该系统已在我国特定敏感区域开展的维权执法目标探测识别与信息传输技术的信息综合监视中示范应用。海洋资源浮标；声学特征采集；最小方差无畸变响应；方位补偿0 引言针对我国特定海域中国海监定期维权巡航执法中存在的对侵权目标缺乏全天候及时、准确监测技术手段的现状
声学技术 2019年5期2019-11-11
- 基于波束计算的水下声学探测设备声兼容传播过程分析
一声学设备的发射基阵发出的干扰信号经海底散射后被另一声学设备的接收基阵所接收的情形。由于探测海底地形地貌的声学设备采用高频声信号，因此声传播计算方法采用声线追踪法，此外海底散射采用双基地Jackson模型[9]。由于水下平台工作在深海，且换能器基阵安装在水下平台的底部，因此忽略水面反射。1.1 声线追踪(a) 发射声线(b) 第个水层图1 声线追踪示意图Fig.1 Schematic diagram of acoustic ray tracing1.2 海
声学技术 2019年5期2019-11-11
- 基于CFAPA算法的炮弹炸点定位方法
个基本平面阵列（基阵），各基本阵列分别测出目标声源P的三维坐标，并对测得的多个坐标采用均值平差法进行处理。该模型通过五元组合阵列定位算法（CFAPA，Combined fi ve-element array positioning Algorithm）测出炮弹炸点的三维坐标，具有定位精度高，抗干扰性和环境适应性较强等优点。如图1所示，在水平位置的点分别放置12个阵元，其中图1：五元组合阵列定位模型图2：定位结果与阵元间距的关系2 阵元间距和阵型的仿真2.1
电子技术与软件工程 2019年3期2019-04-28
- 船载水声定位系统自动校准技术研究
检测及校准。利用基阵中心位置的发射换能器以及船只固定连接杆入水端的发射换能器依次发射校准声信号，将获得的水声定位坐标与上述两个发射换能器固定对应的全球定位系统(Global Positioning System, GPS)天线坐标进行平移和偏转，获得偏移参数矩阵，实现系统校准。某水域的跑船试验验证结果表明，利用该自动校准方法可在两分钟内完成全部自检及校准工作，并且水声定位轨迹与跑船GPS轨迹重合较好，具有校准效率高、测量精度高等优点。船载系统；水声定位系统
声学技术 2018年6期2019-01-10
- 炸点定位系统定向精度研究
]等. 相比于单基阵测量定位系统， 多基阵融合定位的方法精度高、 探测距离远， 可达上千米. 多基阵定位系统利用单基阵探测方位， 通过多个基阵采集数据， 对数据进行数学分析， 进行定位， 可以提高定位精度， 得出比较准确的结果[10,11]. 定位基阵越多， 得出的数据越准确[12,13]. 本文研究一种三基阵定位的方法以提高定位精度， 并对误差进行了分析.为了研究方便并得出一般性结论， 假设每个基阵和每个传感器的位置不变； 每个传感器的性能相同； 忽略声
测试技术学报 2018年6期2019-01-05
- 混响空时二维特性产生原理及仿真实现
载体平台上的声呐基阵接收到的混响，是处于不同方位的大量无规则散射体的后向散射信号在声呐基阵接收点的叠加[1].主动声呐多采用宽波束发射技术，因此，对发射信号进行散射的散射体具有一定的空间分布.当平台运动时，声呐接收到的混响多普勒频率发生扩展，可能使目标回波的频谱与混响的扩展谱混叠在一起，导致常规的检测手段性能下降.运动平台上的声呐接收到的混响与机载雷达的地杂波具有相似的特性[2-3]，由某散射体反射的混响多普勒频率与入射角之间具有解析的函数关系，即空时二维
武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2018年6期2018-12-27
- 一种水下磁场测量基阵的设计
统准确可靠布放的基阵，并实现磁场数据的有效测量。1 测量单元间隔设计测量单元是集多种测量传感器于一体的基本测量结构，多个测量单元以线阵列的方式固定在无磁安装支架上，均布于水底，多段安装支架连接组成测量基阵。被测目标从测量基阵上方通过，测量单元采集被测目标的剩磁特性，测试示意图如图1所示。初步设计将15个测量单元(依次编号1～15)安装在测量基阵上，测量单元之间间隔的选择非常重要。若测量间隔设置较小，则整个测量基阵的长度较短，当被测目标的航行精度不高时，难以
数字海洋与水下攻防 2018年3期2018-12-20
- 分布式基阵联合定位算法仿真分析
王 维分布式基阵联合定位算法仿真分析王志刚, 陈韶华, 王 维(中国船舶重工集团公司 第710研究所, 湖北 宜昌, 443003)在诸多水中目标定位的方法中, 相对于纯方位目标定位与跟踪算法计算量大、实时性差、定位和估计精度不高的不足, 多基阵联合定位系统具有较强的抗干扰能力和生存能力。基于此, 文中提出了一种适用于水声网络的分布式基阵联合定位方法, 分别给出了Jacobi迭代法、三角重心法和最小二乘法等算法的仿真计算模型, 比较分析了3种不同定位方
水下无人系统学报 2018年5期2018-11-09
- 声纳系泊状态功能检查评估系统设计与实现
声纳；系泊试验；基阵；功能检查；充分、及时和全面的掌握声纳功能和技术状态对于声纳操作员甚至作战指挥员至关重要。然而在实际使用过程中，一般条件下声纳操作员和指挥员很难做到。只有处于航行状态下，在配合舰艇合作运动条件下，声纳装备的性能才能被充分全面掌握[1]。這种条件对于刚刚等级修理完成后需要完成航行试验的舰艇都是比较苛刻的，对于未进行等级修理的舰艇更加无法保证。随着服役声纳的种类和数量的快速增加，演训和护航等重大任务频次的增多，急需一型能够在舰艇等级修理完成
科学与财富 2018年13期2018-06-13
- 基于幅度、相位补偿的数据级多阵联合检测方法研究
310023）多基阵联合检测是通过将来自于不同声呐基阵的数据进行综合处理，从而提高对目标的检测能力，是一种数据融合处理方法。多基阵联合检测根据数据信息类型不同，一般可以分为：分布式联合检测和集中式联合检测两种方式。分布式联合检测是特征信息级融合处理，将各声呐的检测结果进行融合处理，形成更准确地检测判决；集中式联合检测是数据级融合处理，直接利用各声呐基阵的观测数据进行假设检验，并形成最终的判决。相比较于分布式联合检测，集中式联合检测优点是利用了多部声呐基阵的
声学与电子工程 2017年4期2018-01-22
- 换能器耐低温性能实验研究
短基线定位系统的基阵和应答器换能器能否满足海水低温工作条件。1 耐低温性能评估超短基线定位系统由水下应答器、超短基线基阵、信号处理设备及显控设备等组成。其中，超短基线阵及应答器换能器主要包括以下几个部分：金属结构、压电陶瓷、水密聚氨酯橡胶材料。首先，从材料角度来看，金属结构（包括TC4钛合金及○型密封圈等）在−5℃情况下其属性变化较小，可以忽略影响。换能器核心部件的压电陶瓷采用锆钛酸铅固溶体PZT-4材料，该材料的各物理参数都随温度发生变化。为了保证压电器
声学与电子工程 2017年4期2018-01-22
- 水声基阵声学隔板声屏蔽性能研究
球鼻艏导流罩是声基阵的安装平台，其内部及周围声环境直接影响声呐的检测性能。导流罩内部环境噪声一般由舰船振动噪声、流激噪声和螺旋桨空化噪声组成，其中艉向噪声为主要的噪声源之一，主要由螺旋桨噪声、后壁板振动辐射噪声组成[1-4]。艉向噪声传播途径包括直线传播和海底反射两部分，由于在舷外传播，目前针对导流罩噪声治理的阻尼抑振和吸声材料敷设措施对艉向噪声的抑制效果有限，必须采取专门的隔声装置，安装专用声学隔板，以阻断的方式实现艉向噪声的屏蔽。声学隔板安装在声呐基阵
哈尔滨工程大学学报 2017年12期2018-01-15
- 鱼雷声学基阵隔振降噪技术研究
了基础。关键词：基阵；隔振；降噪；技术中图分类号：TJ630 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）14-0031-021 鱼雷隔振降噪技术发展现状鱼雷辐射噪声水平直接影响命中率。资料显示，噪声水平每升高5dB，命中率就降低25%；反之，噪声水平降低5dB，命中率就将增加25%，隔振降噪技术成为影响鱼雷发展的重要原因之一。美军现役的MK48鱼雷在隔振降噪方面采取了很多措施：采用低噪声声纳基阵设计；将动力装置安装在隔振座上，减小振动向壳体传
中国科技纵横 2017年14期2017-08-17
- 基于矢量声压组合基阵的柱面分布噪声源近场高分辨定位方法
基于矢量声压组合基阵的柱面分布噪声源近场高分辨定位方法左翔1，陈欢21海军驻上海江南造船（集团）有限责任公司军事代表室，上海201913 2中国舰船研究设计中心，湖北武汉430064［目的］现有的水下噪声源近场定位方法通常假设测量面为平面，较难应用于柱面分布的水下噪声源目标测试中，同时常规近场聚焦波束形成应用于柱面分布水下噪声源定位时空间分辨率较低，基于声压基阵的水下噪声源近场定位方法则存在左右舷模糊的问题。为解决这一问题，［方法］通过建立测量面为柱面分布
中国舰船研究 2017年4期2017-08-07
- 基于激励补偿的水声基阵互辐射阻抗控制研究*
于激励补偿的水声基阵互辐射阻抗控制研究*李道江1，王亚翔2（1.西北工业大学航海学院，西安 710072；2.中国兵器信息中心，北京 100081）针对互辐射阻抗对水声基阵阵元表面振速的影响，研究了基于激励补偿的互辐射阻抗控制方法。首先分析了阵元表面振速与激励之间的关系，然后对比实际激励与理想激励的区别，得到激励补偿的计算公式，最后利用阵元间的互辐射阻抗修正了激励补偿计算公式。仿真结果表明：在低频、小间距基阵中，激励的幅度和相位需采用所提算法进行较大的补偿
火力与指挥控制 2017年6期2017-08-07
- 一种改进的水下三阵元辅助惯导系统的定位算法
海底的三阵元定位基阵组成，传统长基线定位水下至少要布放四个阵元，三个阵元无法直接定位求解。根据三阵元测得的距离信息和惯导系统输出的位置信息建立距离耦合模型，给出了惯导、DVL和声学定位系统的状态方程和量测方程；同时针对水下声速垂直分布特性，提出了一种等效声速的修正方法。仿真结果表明：在三阵元定位基阵作用范围内，组合导航系统能有效修正惯导位置误差，定位误差小于4 m，具有良好的适用性。水下潜器；惯导系统；三阵元基阵；距离耦合21世纪将是海洋的世纪，随着对海洋
中国惯性技术学报 2017年2期2017-06-05
- 水下基阵大地坐标优质解算点的选择方法*
24022)水下基阵大地坐标优质解算点的选择方法*张永超 徐国贵(91388部队94分队 湛江 524022)获得精确的声基阵大地坐标,对于水下目标测量和定位有着重要的意义。采用测量船定点录取声基阵测量数据时,航行轨迹一般成椭圆,取任意三个测量点利用球面交汇原理可以定位出声基阵大地坐标,但定位误差较大。根据球面交汇求解误差最小的条件,以声基阵原始数据为参考,选取椭圆航行轨迹上任一个录取点,求出以该点与声基阵原始点连线为法线并经过声基阵原始点的平面,平面与椭
舰船电子工程 2017年4期2017-04-22
- 复杂混响背景下声呐基阵的目标方位估计算法
杂混响背景下声呐基阵的目标方位估计算法张国光(昆明船舶设备研究试验中心 昆明 650051)在复杂混响背景下目标方位估计精度受到干扰限制较大,提出一种基于声呐基阵多源信息跟踪融合的复杂混响背景下目标方位估计算法。首先建立声呐基阵的多传感器分布式阵列信号处理模型,对声呐传感器阵列的传输信道模型进行空间重构和向量量化分解,建立Kalman滤波器进行混响抗干扰滤波,然后采用多源信息跟踪融合方法进行声呐基阵的目标方位和速度等信息的联合估计。最后进行仿真测试,结果表
舰船电子工程 2017年1期2017-02-09
- 基于复合双基阵的弹丸落点观测声定位方法
3)基于复合双基阵的弹丸落点观测声定位方法郑 坚,张炳文,熊 超(军械工程学院 火炮工程系,石家庄 050003)基于单基阵的弹丸落点声定位方法存在定距误差大且定向误差小的缺点,针对此问题,利用双基阵交叉定位实现了落点定位。针对双基阵落点定位方法存在一定盲区的不足,提出了一种基于复合双基阵的弹丸落点观测声定位方法。以五元十字阵为复合阵列的基本单元,建立双基阵以及复合双基阵的数学模型,并对定位算法和定向、定距精度进行了理论推导和仿真分析,进行了外场模拟实验
弹道学报 2016年4期2016-12-14
- 基于虚拟阵元设计的稀疏基阵的水下正视声学成像
拟阵元设计的稀疏基阵的水下正视声学成像李 鹏，黄兆宇，徐丽华，郑太成，陈金立(南京信息工程大学 江苏省气象探测与信息处理重点实验室，江苏省气象传感网技术工程中心，江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏 南京 210044)成像帧速率低、系统复杂是声学传感器基阵水下正视声学成像方法存在的主要问题.提出一种基于稀疏传感器基阵成像的方法，能提高成像速率和降低系统复杂性.该方法通过虚拟阵元技术优化设计2-D稀疏传感器基阵，并采用发射基阵同步发射编码信号和接收基
安徽大学学报（自然科学版） 2016年6期2016-11-18
- 水下五基元空间阵超短基线定位方法
标的定位精度比单基阵定位时明显改善，z坐标的相对误差没有出现突变的现象，目标的定位精度相对提高。超短基线；五基元空间阵；俯仰角0 引言超短基线定位系统因为定位基阵的尺寸小，安装方便，被广泛应用于水下目标定位。近年来，研究更高精度的超短基线定位系统引起了国内外众多学者和科研机构的重视。例如，挪威Kongsberg公司研发的HiPAP500[1]，可在俯仰角50°的范围内定位精度优于作用距离的 0.2%；英国Sonardyne公司开发的用于高频段的Scout-
探测与控制学报 2016年5期2016-11-17
- 超短基线定位的海上应用及精度评估
文通过对超短基线基阵进行校准，并对其定位精度进行精度评估，对海上应用采集到的数据进行处理分析，对原始数据中出现的跳点进行剔除、滤波处理，得到较可靠的水下定位结果。超短基线；水下定位；精度评估；跳点0 引言随着海洋科学考察以及资源勘探的发展，水下调查设备的应用越来越广泛且重要。在水下调查作业中，需要为水下设备进行定位，提供其地理坐标。其中声学定位是重要且有效的定位方法，主要包含长基线、短基线以及超短基线定位技术。长基线系统构成组件多，布放较为复杂，定位精度高
海洋学研究 2016年3期2016-10-31
- 多波束测点位置归算横纵摇耦合效应分析
，首先，以换能器基阵坐标系统下测点位置归算为例分析横纵摇耦合效应产生的原因。进而，推导换能器基阵旋转角与横纵摇角之间的关系并在原模型的基础上建立改进的测点位置归算模型。最后，通过仿真实验对原模型与改进模型的计算结果进行比对分析。结果表明：当纵摇角较小时，横纵摇耦合效应对测深影响不明显；当纵摇角较大时，在边缘波束附近，原模型的测深相对误差超过了规定限差。因此为获取高质量测深成果，宜采用改进模型进行位置归算以避免横纵摇耦合效应的影响。研究结果为进一步改善多波束
地理与地理信息科学 2016年4期2016-06-05
- 有缺陷的多接收阵合成孔径声呐成像技术
因可能会导致接收基阵中的一个或多个接收阵元失效，进而严重影响整个合成孔径声呐（SAS）系统的性能。基于此，提出了一种有缺陷的多接收阵SAS成像方法，首先基于线性预测方法对失效阵元的回波信号进行重构，然后再进行合成孔径成像处理。该方法可以较好地解决阵元失效带来的图像畸变问题，仿真试验验证了其有效性和可行性。合成孔径声呐（SAS）；多接收阵；缺陷阵元；图像畸变0 引言目前，国内外均采用多接收阵技术［1-3］来解决测绘速率和方位向分辨率之间的矛盾。为了使系统具有
水下无人系统学报 2015年4期2015-10-25
- 鱼雷用共形声基阵布阵方法
5）鱼雷用共形声基阵布阵方法于一鸣1，郝保安1，冀邦杰2，李涛2（1. 中国船舶重工集团公司 第705研究所，陕西 西安，710075； 2. 中国船舶重工集团公司 东仪科工集团有限公司，陕西 西安，710065）为了研究不同布阵方案的共形阵所呈现出的性能差异，利用共形阵的基本布阵规则，建立了3种不同阵形的共形阵。使用常规波束形成方法，利用带障板的水听器阵元指向性计算公式和任意离散阵的指向性函数计算公式，对建立的共形阵做了指向性函数计算。通过对其水平指向性
水下无人系统学报 2015年1期2015-10-24
- 非均匀钹式换能器平面阵布阵设计
距的规律。为提高基阵的空间利用率而降低阵元互干扰的不利影响，提出一种非均匀平面基阵的实现方法。考虑强度非均匀因素，建立了9元基阵的阵元互辐射阻抗模型和基阵的总辐射阻抗模型，分别研究了阵元间距、工作频率和中心阵元强度对阵元互阻抗和基阵总阻抗的影响。在提高基阵总辐射效率，并保证单个阵元能有效辐射声能的原则下，给出了不同工作频率下，阵元的合适间距。为改善基阵的辐射阻抗提供了阵元间距和阵元强度两种调整办法，为研制超多阵元钹式水声设备奠定了理论基础。钹式换能器；非均
声学技术 2015年1期2015-09-07
- 水声被动交叉定位算法应用研究＊
00）文章通过双基阵被动测距的方位交叉定位法，自动计算水声源前端测得所有方位目标的交叉点，并对交叉点进行历史点管理。通过交叉点形成的轨迹的连续性和平滑性判定产生交叉点的原始方位目标是否是同一个目标。在多站多基阵的环境下，验证了该算法的有效性和可行性，该方法可以成为纯方位目标同一性认定的有效手段。最后，对交叉定位法在实际工程应用中遇到的问题进行了总结，并指出了不足之处，以待后期进一步完善。双基阵被动测距；方位交叉定位法；交叉点；同一性认定Class Numb
舰船电子工程 2015年11期2015-06-07
- 双基阵节点被动测距方法实验研究*
10023)双基阵节点被动测距方法实验研究*刘 流1孟彧仟2张自丽2葛辉良2(1.海军装备部驻上海地区军事代表局 上海 201206)(2.杭州应用声学研究所 杭州 310023)采用方位交叉定位方法,利用两个声基阵节点的测向结果实现水中噪声源的被动测距。为抑制测向随机误差引入的测距误差,对双节点基阵测向结果先进行最小二乘拟合平滑处理,以及对解算的目标距离作滑动平均后置处理。海上实验结果表明,该方法能够得到稳定的目标定位结果。双节点基阵; 被动定位; 最
舰船电子工程 2015年4期2015-03-15
- 低旁瓣级高频相控阵的设计方法
理想的形状，而且基阵的各个子阵的参数也是一致的[1]。相控阵是由n级4元阵组成的4n元线列阵扩展成的一个圆面阵，这个圆面阵内的基元是中心对称分布的。我们利用线列阵组合平面阵的原理来进行布阵[2]。n级ADCP相控阵指向性的函数为[3]：高频相控阵通常采用压电颗粒来设计基元，这种方法的电路可实现性强且基元之间的耦合性好。声源级不变、实现低旁瓣级可以通过两种方法实现：一是通过改变布阵设计来实现，减小基元间距，增加基元数量；二是通过提高基元之间的一致性和耦合性。
声学与电子工程 2015年3期2015-01-09
- 温度及压力对换能器性能的影响分析
构制作了换能器及基阵，测试了基阵在不同温度和压力下的电导、发射响应及接收灵敏度。随着温度的降低，其电导值及发射响应等也相应降低，随着静水压力的增加，最大值对应的频率降低。换能器；温度；压力；性能分析海底矿产资源的勘探与开发、海洋生物研究以及深海警备等活动中，声呐系统担当重要的角色，其中换能器的设计是关键技术之一[1]。工作在深海环境下的设备首先要考虑能否承受高静水压且性能良好，一些文献对利用液腔耦合振动的深水换能器进行了报道[2-3]，满足耐压情况下还要考
声学与电子工程 2015年4期2015-01-09
- 超短基线定位系统在侧扫声呐水下定位中的应用
位系统主要由发射基阵、应答器、接收基阵和数据处理单元组成(其结构框图如图1所示)，实际生产中一般将发射基阵、接收基阵制作到同一探头内形成收发基阵。将至少3个收发基阵安装到船体不同位置，应答器安装到拖鱼本体。系统通过测定各接收基阵接收到的信号相位差来确定接收基阵到拖鱼的相对方位角；通过测定声波到接收基阵的时间，再利用声速剖面修正波速线，最终确定接收基阵到拖鱼的相对距离，从而确定拖鱼的相对位置。图1 超短基线系统结构框图应用由3个收发基阵组成的最简单的超短基线
机电信息 2014年30期2014-09-02
- 构造双偶数阶空间更完美幻立方的四步法
基方阵（简称截面基阵）Bk，Bk位于第i行、第j列的元素记为b（k，i，j）（i，j=1，2，…，n）.对i=1，2，…，n，取此处的di（i=1，2，…，n与构造最完美幻方A的基方阵时所取的di（i=1，2，…，n）是相同的.即Bk各列的n个数是按第一步中，最完美幻方的基方阵A的各列n个数同样的顺序安装的.第三步对第k（k=1，2，…，n）个截面基阵Bk作行变换，所得方阵记为Ck.基方阵Bk上半部分的行不变，笫2m+1~4m行依次作为方阵Ck的第4m~2
海南师范大学学报（自然科学版） 2014年4期2014-07-07
- 水声传感阵列指向性与系统传输性能研究*
、工作频率、发射基阵指向性等有关，由海面、海底反射产生的多途信号到达接收端时未完全衰减，叠加后引起信号衰落。由射线声学理论可知，高频声波在海水中传播可以视为声线在声束管中传播。当声源发射角较大时，经海面、海底反射后形成的多途信号数量多，历经的时延和衰减大，接收端信号起伏大；当声源发射角较小时，海面、海底反射次数少，多途信号数量少，历经的时延和衰减小，接收端信号起伏小。多途效应使发送的码元产生畸变，导致码间串扰，降低了通信的可靠性和稳定性，同时也限制了传输速
电子技术应用 2014年4期2014-06-03
- 聚焦矩阵在水中宽带目标被动跟踪中的应用
间重采样方法计算基阵的恒定束宽阵元权系数，进而利用该阵元权系数产生聚焦矩阵，通过聚焦矩阵将不同频带的子带信号映射到同一参考频率上，然后将所有频率成分的信号功率谱密度矩阵作平均，并结合MUSIC(Multiple Signal Classification)算法，估计出目标的方位信息，从而实现水中宽带目标的被动跟踪。采用该方法进行仿真试验分析，结果表明在小孔径基阵上可实现宽带单目标的稳定测向被动跟踪，且对多目标具有一定的角被动分辨效果。聚焦矩阵；宽带目标；被
声学技术 2014年3期2014-05-12
- 阵列式水声传感器在水下通信中的应用
中，往往采用发射基阵形式控制多途传播现象。1．2水声信号传输原理水声通信利用水作为传播介质，通过声波与水相互作用将信息传输到目的地。水声转换是水下声通信的关键技术，在通信两端由水声换能器负责完成电/声和声/电的转换，图1为水声通信系统的基本结构[5]。图1 水声通信系统框图图1中，发射端将信号进行一定的编码调制和传输匹配处理，保证水声传感获得高效率发射，接收端采用水听器完成声信号接收，通过适当的放大滤波，降低环境噪声影响，最后进行解码还原发射端信息。水声通
仪表技术与传感器 2014年11期2014-03-22
- 中高频水声换能器发展综述
法及其高频换能器基阵的设计方法，并对应国内外中高频水声换能器阵设备实物介绍。对从事换能器设计的工作人员有指导意义。声呐；中高频换能器；基阵；设计方法；综述为探测水中目标或在水中实现数据通信，人们尝试了各种手段，其中最为有效的还是声学方法，这是因为声波在水中的传播损失非常小，传播距离较电、磁、光等远得多。在确定了声作为信息载体后，还必须要有声的接收和发射设备，这样水声换能器就孕育而生。顾名思义，换能器就是进行能量转换的器件，是将一种形式的能量转换成另一种形式
声学与电子工程 2014年4期2014-03-10
- 水下测试基阵机械扫描装置的设计
制了多种水下测试基阵机械扫描装置，它能携带水下声强传感器实现长距离环形扫描，并实现了全自动化位置反馈控制。该装置为计量测试系统中非标计量装置的机械辅助设备设计，已应用于某高校水下舱段测试试验;该装置能够最大限度的减少计量实验过程中的误差，提高计量检定过程的工作效率。这种机械设计方案可以有很多变化。本文基于本课题的实际应用情况，对其环形基阵架进行有限元分析，通过有限元分析的结果并结合实际现场工况的需要，确定最优的设计方案。1 机械功能指标及电控系统方案1.1
计测技术 2013年2期2013-04-13
- 双基阵方位—频率匀加速运动目标跟踪算法研究
中，应用两部声纳基阵即双基阵的量测信息对水中运动目标的跟踪问题是研究的热点之一。匀加速运动是目标较为常见的运动方式，但尚没有基于双基阵量测信息对水中匀加速运动目标跟踪方面的研究，以往的研究只针对匀速直线运动目标［1～4］。这里将双基阵量测的目标方位信息和其中一部基阵量测的目标频率信息作观测融合后，根据匀加速运动状态方程，建立双基阵方位—频率匀加速运动目标跟踪系统。由于该跟踪系统的观测方程中含有非线性函数，则其为非线性系统。此时，对于系统的非线性性，根据量测
传感器与微系统 2012年7期2012-12-07
- 基于变换基阵的三维SDCT表示方法
维SDCT的变换基阵。如果三维信号大小为 8×8×8，则变换基阵的基信号共有8×8×8个，其空间结构分布如图1所示。图1中每一个小立方体代表三维SDCT的一个基信号。图1 信号大小为8×8×8时的变换基阵注:为了形象地描述，把变换基阵值域范围调整到[0,255]，以提高可视效果。其中部分基信号如图2所示。图2从左到右、从上到下依次是变换基阵中空间频率为(0,0,0)(1,1,1) (2,2,2) (3,3,3) (4,4,4) (5,5,5) (6,6,6
通信学报 2012年4期2012-10-26
- 圆柱形基阵指向性仿真研究
益就需要非常大的基阵尺寸，这对于低频高增益测量将产生一定的影响。采用矢量传感器可以以较小的尺寸完成低频信号的测量，并达到较高的测量增益，但其获取测量增益的能力受海洋环境声场性质的影响较大，矢量信息处理较为复杂。另外，矢量传感器受其制造能力的限制，高频测试能力有限［2］。近年来，宽频带、高增益体积阵在舰船辐射噪声测量中崭露头角［3－4］。体积阵的阵元在空间上立体分层分布，布放方式十分灵活，所构成的基阵结构更加紧凑，有利于基阵尺寸的小型化，并且参与波束形成的阵
舰船科学技术 2012年12期2012-08-21
- 舰船摇摆下探雷声纳工作参数优化设置研究＊
有稳定平台，声纳基阵跟随艇体的摇摆而摇摆，不同时刻多波束在海底的照射区域会发生很大的变化。对于扫雷指挥员来说，舰船摇摆下探雷声纳在海底的有效搜索面积是其关心的一个重要的声纳性能指标。为了能够高效扫清某片海域，需要正确设置扫雷舰航速、声纳工作量程、基阵指向角和搜索方式等工作参数［1～2］。本文在建立基阵摇摆模型和探雷声纳多波束照射海底模型的基础上，对舰船摇摆下探雷声纳的工作参数进行了优化设置，对于扫雷指挥员根据当时情况下达扫雷指令有重要的指导意义。2 舰艇摇
舰船电子工程 2012年11期2012-06-07
- 美国海军固定式声学测量设施发展现状
地电缆、接线箱、基阵电缆和跟踪/水下通信系统、基阵系泊装置、高增益基阵组合、脐带系统。组成连接见图2。图 2STAFAC水下系统组成连接图1.3 STAFAC测量系统安装及使用1.3.1 中继电缆和接地电缆中继电缆、接地电缆、接线箱、基阵系泊装置、海底基阵电缆、跟踪/水下通信基阵电缆均采用TYCO SL17电缆，TYCO SL17电缆利用海底电缆敷设船进行安装。中继电缆是海底光电长途通信电缆，联系着海舌南部接线箱（位于海舌“舌尖”区域的西北部）和大西洋水下
中国科技信息 2011年24期2011-10-27
- 声相关计程仪基阵设计方法
9)声相关计程仪基阵设计方法薛敬宏,金 铭,乔晓林(哈尔滨工业大学(威海)信息工程研究所,山东 威海 264209)针对声相关计程仪的测速特点,研究了一维、二维基阵的设计方法。一维基阵采用基于约束最小冗余的设计方法,可以获得比均匀线阵大得多的阵列孔径,从而提高基阵的利用率,但约束最小冗余线阵(RMRLA)的设计方法计算量巨大,并不适合二维基阵的设计。在重新定义冗余因子,建立理想位置矢量图模型,提出位置矢量重合率等概念的基础上,实现了适用于声相关测速需求的二
海洋工程 2011年1期2011-09-24
- 超短基线定位原理及校正方法研究
线定位系统由发射基阵、应答器、接收基阵组成。收发基阵安装在同一探头上, 应答器固定在水下拖体上。系统通过测定声单元的相位差来确定换能器到目标的相对方位角; 换能器与目标的距离通过测定声波传播的时间, 再用声速剖面修正波束线, 最终确定声基阵与水下拖体目标的相对距离,从而确定目标的相对位置（图1）。图1 超短基线水下定位原理图及坐标系统Fig. 1 USBL underwater positioning schematic diagram and relat
海洋科学 2011年2期2011-09-24
- 鱼雷自导声对接式目标模拟器设计与实现
号接收端的换能器基阵特性, 为能在陆上试验室条件下全面测试鱼雷自导系统性能, 设计并实现了一种基于声对接方式的鱼雷自导目标模拟器, 介绍了声对接式目标模拟器的组成及其相应功能, 设计了阵元信号模拟器与声对接装置, 完成了并行处理系统的硬件开发、声对接基阵与换能器阵元设计及声匹配材料的选取。通过对研制的声对接式目标模拟器的性能测试, 并利用自导头通过声耦合对生成的阵元信号进行检验, 结果证实了以声对接方式设计并实现的目标模拟器的可行性和有效性。该目标模拟器克
水下无人系统学报 2011年4期2011-05-28
- 弹性障板下水声基阵辐射声场计算
面的不足。在声学基阵声辐射方面，Audoly［1］和Yokoyama［2］分别利用改进的Helmholtz边界积分方程计算了有限大障板上平面基阵的辐射声场。何正耀［3］用边界元软件Sysnoise计算了刚性障板条件下共形阵的辐射声场，得到了阵元间的互辐射阻抗和基阵的远场指向性。但是他们分析计算的都是在刚性障板下的基阵声辐射问题。对于有限大的弹性障板的特性，只采用边界元法无法实现计算目的。本文利用有限元法在结构模态分析上的准确性和边界元法在处理无限域声辐射问
舰船科学技术 2011年4期2011-03-07