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拖曳线列阵声呐噪声测向方法及误差分析

舰船科学技术 2023年第3期45卷 106-110页

作者：翟昌宇卢中新上海船舶电子设备研究所上海201108

开展抗干扰能力强的高精度线列阵测向算法研究,对于提高拖曳线列阵声呐装备实际作战性能具有重要意义。本文给出一种适用于拖曳线列阵声呐的宽带噪声信号波达方向估计方法,利用波束形成结果,解算指向性图极大值位置,可以估算目标大致方... 详细信息

开展抗干扰能力强的高精度线列阵测向算法研究,对于提高拖曳线列阵声呐装备实际作战性能具有重要意义。本文给出一种适用于拖曳线列阵声呐的宽带噪声信号波达方向估计方法,利用波束形成结果,解算指向性图极大值位置,可以估算目标大致方位。分裂阵半波束处理输出左右子阵的相位差,通过解算可以精确估计波达方向。在此基础上,从阵列信号处理理论和水声工程应用角度,系统分析影响拖曳线列阵声呐噪声测向精度的各方面因素,探讨测向误差的分布规律,最后给出提高测向精度具体方法及修正措施。

关键词：线列阵噪声测向测向误差高精度

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拖曳线列阵机动时的一种目标检测算法研究

声学学报 2014年第4期39卷 441-451页

作者：王世闯王茂法肖翔王晓林杭州应用声学研究所杭州310012

根据水动力学流体运动特性,对Burgess建立的水中运动拖缆模型进行了修正,并基于有限差分法和牛顿迭代法提出修正模型的实时求解方法。同时,在阵形求解理论和自适应宽带聚焦波束形成理论的基础上,提出一种畸变阵的目标检测算法。将实时... 详细信息

根据水动力学流体运动特性,对Burgess建立的水中运动拖缆模型进行了修正,并基于有限差分法和牛顿迭代法提出修正模型的实时求解方法。同时,在阵形求解理论和自适应宽带聚焦波束形成理论的基础上,提出一种畸变阵的目标检测算法。将实时计算所获得的阵元位置信息作为变量引入自适应宽带聚焦波束形成算法中进行目标检测。并进行了海试。试验中在常规算法失效的情况下该算法准确的检测到目标。数据处理结果表明,该算法在阵形大幅度畸变时的输出信噪比比常规算法高15 dB。解决了拖线阵在机动(转向)过程因阵形畸变而无法检测目标的问题,充分验证了该算法的有效性。

关键词：目标检测算法波束形成算法阵形常规算法检测目标线列阵牛顿迭代法水中运动数据处理结果海试

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幅相误差对线列阵方向图的影响及优化方法

幅相误差对线列阵方向图的影响及优化方法

线列阵水下目标方位距离估计算法仿真及DSP实现

2022’年中国西部声学学术交流会

作者：翟昌宇李玉强上海船舶电子设备研究所

由于受元器件制造以及线列阵成阵工艺等方面限制,拖曳线列阵往往会存在一定的制造偏差。阵列误差可以分成复权向量的幅度误差和相位误差,以及权向量的量化误差和阵元出现异常引起的误差等,对方向图有着很大的影响。阵列方向图综合算法... 详细信息

由于受元器件制造以及线列阵成阵工艺等方面限制,拖曳线列阵往往会存在一定的制造偏差。阵列误差可以分成复权向量的幅度误差和相位误差,以及权向量的量化误差和阵元出现异常引起的误差等,对方向图有着很大的影响。阵列方向图综合算法的优劣直接决定了波束形成器的性能,进而影响到声纳系统性能指标。本文以均匀线列阵为模型,建立了幅相误差影响下的阵列输出模型,开展了幅相误差对阵列方向图影响的理论分析,最后设计了优化方向图的具体方法,并通过海试数据对算法进行验证。

关键词：线列阵幅相误差方向图

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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线列阵水下目标方位距离估计算法仿真及DSP实现

作者：赵俊杰电子科技大学

学位级别：硕士

水声定位系统在海洋科学领域应用广泛,但原有系统大多或设备庞大、操作复杂,或定位范围小、精度较低,随着水声学、信号处理理论的逐步成熟,研究开发更先进的定位系统已经成为可能。本文首先简述传统的三种声学定位系统的工作原理、系统... 详细信息

水声定位系统在海洋科学领域应用广泛,但原有系统大多或设备庞大、操作复杂,或定位范围小、精度较低,随着水声学、信号处理理论的逐步成熟,研究开发更先进的定位系统已经成为可能。本文首先简述传统的三种声学定位系统的工作原理、系统构成以及各自的优缺点,并以市场典型产品为例说明三种定位系统当前的发展情况。以水声定位系统为背景,主要是对拖曳线列阵水声测量系统的软件部分进行设计,系统检测加装在水下目标上的合作声源发射的信号,估计信号的频率、幅度、时延、脉宽等重要参数,在检测到的众多脉冲中挑选出直达声,利用直达声的时延参与解算,实时估计目标方位和距离。线列阵水下目标方位距离估计利用水声定位技术实现对单个水下目标进行定位。本文的主要工作是针对水下声学试验的需要,利用现有数字信号处理平台,实现对水下目标方位距离的实时估算。具体分为两部分内容:算法原理的研究与Matlab仿真;DSP程序设计与实现。本文所采用的到达时差方法是最常用的水声被动定位算法之一,该算法根据到达水听器阵列不同阵元的信号相对时延来进行目标方位和距离参数的估计,基本原理是利用时延及双曲交汇来定位。采用MATLAB语言对信号检测与估计和定位解算算法进行了仿真验证,并设计调试了线列阵水声测量系统的信号处理软件。论文设计了各个模块实现的具体方法与软件流程,并简要介绍了DSP芯片资源的管理与分配情况和DSP与PC的通信。仿真结果与实验室联调结果验证了该方法的有效性与可行性。数字信号处理平台以两片主从结构的ADSP-TS101为数据处理中心,应用一片DSP完成A/D数据采集及信号的初步处理;另一片完成水下目标信号检测及方位距离解算。两片TS101之间采用链路口连接。两片DSP程序采用汇编语言编写,在该硬件平台上实现了数据采集、信号实时检测、方位距离解算等功能,通过实验室模拟,程序运行良好,处理结果与理论分析相符,实现了预定的功能需求。

关键词：线列阵水声定位数字信号处理数字处理芯片ADSP-TS101

同方学位论文库评论

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非主轴宽带辐射噪声测量线列阵的性能仿真

振动与冲击 2012年第9期31卷 176-180页

作者：方尔正李冬方哈尔滨工程大学哈尔滨150001

对采用线列阵系统的水下大型结构辐射噪声测量原理进行讨论,分析测量要素,对非主轴方向上的目标辐射噪声测量进行建模,给出非主轴方向宽带波束形成方法。通过计算机仿真,得到主波束宽度、阵元数和阵增益之间的关系,并对计算机仿真结果... 详细信息

对采用线列阵系统的水下大型结构辐射噪声测量原理进行讨论,分析测量要素,对非主轴方向上的目标辐射噪声测量进行建模,给出非主轴方向宽带波束形成方法。通过计算机仿真,得到主波束宽度、阵元数和阵增益之间的关系,并对计算机仿真结果进行比较,该结果对浅海条件下线列阵水下大型结构辐射噪声测量具有一定指导意义。

关键词：非主轴宽带波束形成辐射噪声测量线列阵

基于虚拟成阵技术的线列阵恒定束宽的波束形成

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沈阳工业大学学报 2013年第5期35卷 561-565页

作者：陶林伟王英民王成西北工业大学航海学院西安710072

为了使基阵对不同的入射频率信号具有相同的空间响应,提出一种均匀线列阵宽带恒定束宽的波束形成新方法.该方法将宽带信号划分为多个子频带,每个频带可以近似为窄带信号.对于不同子频带信号,根据虚拟成阵技术,虚拟出一个新的线列阵,使... 详细信息

为了使基阵对不同的入射频率信号具有相同的空间响应,提出一种均匀线列阵宽带恒定束宽的波束形成新方法.该方法将宽带信号划分为多个子频带,每个频带可以近似为窄带信号.对于不同子频带信号,根据虚拟成阵技术,虚拟出一个新的线列阵,使虚拟阵的阵元间距为此频带信号的半波长,此时,输出的波束宽度为一个只与阵元个数有关、而与频率无关的恒定常数,从而达到恒定束宽的目的.计算机仿真和水池试验验证了此方法的正确性与有效性.

关键词：波束形成加权线列阵恒定束宽虚拟成阵最小二乘子频带激励信号

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一种低旁瓣线列阵的设计

声学与电子工程 2022年第4期 14-16,23页

作者：黄水兵李勤博海鹰企业集团有限责任公司无锡214000

等间距线列阵采用基元间相互串并联得到加权系数,可使单个线列阵获得低于-20 dB的旁瓣级,从而得到显著的优化波束。文章针对等间距线列阵,设计了几组可利用基元相互串并联获得的权系数,并代入指向性函数计算了理论指向性。制作低旁瓣线... 详细信息

等间距线列阵采用基元间相互串并联得到加权系数,可使单个线列阵获得低于-20 dB的旁瓣级,从而得到显著的优化波束。文章针对等间距线列阵,设计了几组可利用基元相互串并联获得的权系数,并代入指向性函数计算了理论指向性。制作低旁瓣线列阵在消声水池进行测试,实测指向性与理论指向性吻合,旁瓣级达到-20 dB,验证了方法的工程可行性。

关键词：线列阵低旁瓣权系数换能器单波束

一种水下非均质拖曳线列阵动力学仿真方法及试验验证

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舰船科学技术 2017年第3期39卷 127-130,134页

作者：叶凡滔陈彦勇邵永勇朱敏中国船舶重工集团公司第七〇五研究所昆明分部云南昆明650118

基于Ablow和Schechter经典差分方法,分析水下非均质拖曳线列阵的受力特性,建立其空间运动控制方程。采用中心差分法和牛顿迭代法对运动控制方程进行离散及时间和空间上的迭代求解,获得水下非均质拖曳线列阵的动力学特性。在此基础上,结... 详细信息

基于Ablow和Schechter经典差分方法,分析水下非均质拖曳线列阵的受力特性,建立其空间运动控制方程。采用中心差分法和牛顿迭代法对运动控制方程进行离散及时间和空间上的迭代求解,获得水下非均质拖曳线列阵的动力学特性。在此基础上,结合非均质线列阵实尺度模型,设计并开展湖中的实航拖曳试验,分析比较了试验数据与仿真结果。研究表明,本文提出的数学仿真方法有效可靠,可为水下非均质拖曳线列阵动力学特性分析提供一种有效的技术手段。

关键词：线列阵动力学仿真拖曳试验

基于ADSP的线列阵水下目标方位距离估计实现方法

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舰船科学技术 2016年第S1期38卷 209-213页

作者：赵俊杰昆明船舶设备研究试验中心云南昆明650051

线列阵水下目标方位距离估计利用水声定位技术实现对单个水下目标进行定位。本文的主要工作是针对水下声学试验的需要,在ADSP数字信号处理平台上完成数据采集、信号实时检测、方位距离解算等功能,实现对水下目标方位距离的实时估算。

关键词：线列阵水声定位数字信号处理数字处理芯片ADSP-TS101