小尺度基阵空气声被动定向及精度分析

针对如何有效地对抗超低空飞行的武装直升机,根据声测被动定向系统对声学基阵提出的要求,给出了当基阵尺寸较小的情况下空气声被动定向系统的基本原理。主要介绍了远、近场环境下平面四元十字阵的定向原理和算法,重点分析了该阵的定向精度,同时对远场环境下基阵的目标定向性能进行了仿真研究。结果表明,平面四元十字阵空气声被动定向系统的空间定向精度分布具有不均匀性,为空中运动目标声测被动定向算法的研究提供了重要依据。     

一种新的传声器阵列定位性能研究

针对被动声定位提出了一种新的传声器阵列,即四元立体十字阵,给出了阵列的定位模型及定位算法.为了考察其是否具有综合优势,将新的阵列同传统的四元平面方阵以及五元平面十字阵的定向精度进行了比较.结果表明,四元立体十字阵既摆脱了四元平面方阵定向性能受方位角影响的束缚,又在定向精度上高于五元平面十字阵.     

一种基于声矢量阵混响空间特性的窄带目标探测算法

针对声矢量水听器阵主动探测问题，从声矢量混响空间特性方面开展研究。首先，从理论上分析各向同性混响条件下声压阵、振速阵的空间相关系数，指出远距离、长处理帧条件下声压、振速阵列半波长以上阵元间距的各向同性混响近似不相关；然后，以此为基础，给出声矢量圆阵信号接收模型，并针对各向异性、各向同性混响共存情况，给出了一种声矢量解析振速平滑阵列处理方法。该方法充分利用解析振速结构特点，对声压、解析振速阵列数据协方差矩阵进行累加平均，有效减小了不同阵元各向异性混响成分相干性。实测数据结果表明：声矢量解析振速平滑方法的常规波束形成处理与最小方差无畸变波束形成处理的声场级都小于声压阵处理结果，具有更高的目标分辨能力。     

基于声矢量阵的宽带波束域高分辨方位估计

宽带信号波束域处理是实现水下目标高分辨方位估计的重要途径,它相对阵元域具有运算量小、分辨信噪比门限低以及角度分辨力高的优点。声矢量阵单个阵元能同时测量声场中的声压量和3个正交的质点振速分量,相对于声压阵,它能获取更多的声场信息。因此通过均匀声矢量阵运用MUSIC算法对宽带信号源波束域DOA估计进行了研究,改善了对弱相干信号源的方位分辨和估计性能,实验所获得的仿真结果表明了该方法具有较高的参考价值。     

转向机动条件下利用拖船航迹的拖线阵阵形估计

针对水动力模型(water-pulley模型)适用范围有限的问题,提出一种对拖船航迹进行平滑得到拖线阵声阵段运动轨迹,进而实现阵形估计的方法。通过分析缆的稳态振荡响应特性,近似认为声阵段上各点沿同一轨迹运动;设计平滑窗将拖船回转机动航迹平滑为声阵段航迹,并将其拓展应用于拖船转向机动的情况;利用平滑窗的一部分对距离拖船不足平滑窗宽度的航迹部分进行平滑得到当前拖缆段阵形,从而实现转向机动过程中全阵阵形的实时估计。仿真结果表明:若拖线阵由间隔为5 m的81个阵元构成,所提出的方法与朴素water-pulley模型相比可以使转向机动过程中的平均阵增益提高约0.8 dB,平均方位估计偏差减小约4.7°。利用仿真结果分析算法的输入敏感性,对阵形估计方法进行简化使其更易于工程实现,海试数据验证表明简化的方法可行、有效。     

声矢量阵降维平行因子模型及方位估计方法

针对原有的声矢量阵三阶PARAFAC(平行因子)模型维数高、参数求解过程运算量大的缺点,建立了一种降维的PARAFAC模型。将声矢量阵看作空间共点的声压传感器子阵和振速传感器子阵,计算各子阵输出数据的自协方差,并构造了三阶张量,最后证明该张量满足三阶PARAFAC模型并利用交替迭代算法估计声源参数。仿真和实测数据表明:该方法可以用于多目标方位估计且估计精度优于超分辨率的ESPRIT算法。     

遗传算法在阵列天线误差校正及优化中的应用

针对阵元位置误差影响DOA估计算法性能的问题,采用遗传算法寻找阵元的最佳位置进行校正。然后研究了在阵元数一定、放置范围可变和阵元放置范围一定、阵元个数可变的情况下,如何利用遗传算法对阵列进行优化。最后给出了计算机仿真结果。结果表明这种方法可以有效地对天线阵列进行误差校正及优化。     

基于时反处理的主动声自导鱼雷定位方法

传统的定位方法只能进行距离的估计,不能给出目标的深度信息,而时间反转处理基于声场的空间互易性,充分利用信道的多途特性.使能量在声源点得到聚焦,不仅能得到目标的距离,还能得到目标的深度.对于定位主动声自导鱼雷,可以利用其发射的脉冲信号,通过信道建模进行时间反转处理,使之匹配于真实信道,从而得到目标的距离和深度.实验仿真结果表明,此方法可以对主动声自导鱼雷进行距离和深度上的准确定位,而利用水平阵的阵长和阵元数目的优势,还能提高对弱信号的检测.这对潜艇水下防御有着重要的意义.     

基于小波变换的声阵列定位技术

为了确定空中目标的位置,在传统的四元十字阵定位方法的基础上进行了改进,并用小波变换的方法把信号分成不同的频段,然后对分解信号进行重构,利用互相关技术计算时延,进而进行声定位.仿真结果表明该方法能有效提高定位精度.     

某声探测系统基阵设计分析

目前反辐射无人机已成为防空武器的重要作战目标。利用被动声探测系统来探测反辐射无人机是一种新的方法,通过对线列和圆弧阵结构的声探测系统基阵进行计算和仿真,针对阵列指向性受影响的因素,对基阵的各种参数进行了优化设计。分析结果表明半圆柱型基阵在波瓣宽度和增益上满足系统对无人机的探测要求。     

多基阵无源声测定位算法的研究与仿真

对直升机等低空飞行目标的无源声测定位与跟踪是声学监视系统的重要研究内容。对多基阵低空飞行目标的无源声测定位方法进行了研究,并导出了定位算法和定位误差。理论分析和仿真实验表明,利用单基阵的方位和俯仰角进行多基阵融合定位时,无源声测定位系统有较高的定位精度,而且布阵形式对定位精度有一定的影响。该研究成果可直接用于对空中运动目标,如无人机等目标的无源声测定位。     

基于双基阵的高炮弹丸炸点被动声定位研究

被动声定位技术在许多领域中有着广泛的应用,但定位精度低一直是影响其工程应用的关键问题之一。在研究单基阵被动声定位技术的基础上,提出了基于双基阵的被动声定位基本原理和方法,并对高炮弹丸炸点的被动声定位进行了仿真实验。仿真结果表明,采用双基阵对高炮弹丸炸点进行被动声定位,其精度有较大提高,克服了单基阵定位精度低的不足。此原理和方法同样适用于对其它三维空中目标进行被动声定位。     

逆边界无网格法声源识别的理论与实验

针对逆向求解声源识别中的声辐射传输建模问题,采用无网格法将Kirchhoff- Helmholtz边界积分方程离散为受边界条件约束的有限维线性方程组,通过分块矩阵法对该约束方程组进行求解,得到了离散后声辐射传输模型的数值表达式.在此基础上,进一步研究了逆向求解声源识别问题的基本原理及其不适定性.为克服其不适定性,采用Tikhonov正则化和L曲线正则化参数选取方法,从而确立了有效的逆向求解方法.此外,还进行了扬声器阵列声源识别实验,实验结果验证了逆边界无网格声源识别理论和方法的可行性及可靠性.     

2(1/2)谱在直升机声信号特征提取中的应用

介绍了四阶累积量对角切片的一种定义,分析了其傅里叶变换(212谱)在提取三次相位耦合特征方面的良好性能及其估计方法;将其应用于具有三次相位耦合的直升机声信号特征提取。仿真结果表明,利用该方法能够分析信号的三次相位耦合信息,且具有计算方法简单、运算速度快及良好的抑制高斯噪声的优点。实际的数据处理结果验证了该方法的有效性。     

一种基于超短基线的高精度多目标水声定位技术研究

超短基线定位系统由于基阵尺寸小、安装方便,在海洋开发中得到了广泛的应用。信号设计是多目标水声定位系统的关键。与常规的跳频序列相比,COSTAS阵列具有良好的相关特性。文中对COSTAS跳频信号进行了分析,仿真结果表明,由它构建的跳频信号有着较好的多目标信号抑制能力,并且可以找到合乎系统要求的多目标信号编码组。试验结果也证明了采用这种基于COSTAS阵列的跳频工作方式较为适合水下多目标声学定位。     

多枚声诱饵协同对抗水下声自导航行器决策方法

针对大型舰艇或舰艇编队机动性能差,且单枚声诱饵对抗效果差等问题,分析多枚声诱饵协同对抗水下声自导航行器使用方法,通过舰艇、声诱饵和水下声自导航行器间的运动几何关系,建立多枚声诱饵协同对抗数学模型,利用蒙特卡洛仿真对比分析纯机动、使用单枚声诱饵和多枚声诱饵不同对抗决策方法对水下声自导航行器捕获概率的影响,证明所提方法正确有效。     

具有亮点和方位延展特征的线列阵声诱饵研究

分析了几种目标尺度识别方法的机理,针对其特性和传统声诱饵的不足,研究了一种基于潜艇亮点模型的线列阵声诱饵,并对其参数进行了选取.仿真结果表明,该声诱饵对基于目标尺度识别的鱼雷具有干扰能力.     

一种用于声目标识别的小波变换去噪方法

根据受噪声污染信号的小波变换系数中对信号有贡献的仅占其很小一部分的事实,提出了一种基于系数门限值去噪的方法。对不同信号的仿真结果表明该方法去噪效果明显,运算量小,适合用于对声目标识别系统的噪声去除。这对于改善声目标识别系统的抗噪性能是十分有意义的。     

基于物理声学法的目标双基地散射场计算

运用物理声学法预报水下目标双基地散射特性时,由于忽略了阴影面对散射场的影响,存在随着分置角的增大计算误差越来越大的缺点。针对这一问题,提出对目标表面散射积分区域进行修正的方案,从而将物理声学法的适用范围推广到任意分置角。对刚性球体和有限长柱体的散射特性计算结果表明:文中所提出的方法提高了目标大分置角声散射特性的计算精度,可以用于水下目标双基地散射场预报。     

一种三维小基阵无源声测定向算法

无源声测定向是声学监视技术的重要研究内容。为了实现对低空运动目标的声学监视,提出了一种小基阵定向方法,并用线性回归分析原理导出了定向算法,对定向误差进行了理论分析和数值仿真。不仅适用于随机布阵的三维小基阵情况,也可应用到二维小基阵对声源的定向。理论分析和仿真表明,这种定向算法正确可行,且有较大的实用价值。