水声发射换能器技术研究综述 被引量：26

1

作者 周利生 胡青 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期932-937,共6页

水声发射换能器种类繁多,通常按工作频率加以区分.在低频段给出了几种工程上常用的低频大功率换能器的结构形式,并讨论了提高换能器工作极限的技术途径,同时还指出速度控制对低频声基阵的重要性.在中频段主要给出了拓展换能器工作带宽... 水声发射换能器种类繁多,通常按工作频率加以区分.在低频段给出了几种工程上常用的低频大功率换能器的结构形式,并讨论了提高换能器工作极限的技术途径,同时还指出速度控制对低频声基阵的重要性.在中频段主要给出了拓展换能器工作带宽的各种结构形式及一种新的设计方法,并讨论了新材料应用及宽带匹配技术.在高频段给出了陶瓷颗粒簇匹配层换能器的等效电路,同时分析了高频换能器基阵机电一体化设计的发展趋势.结果表明,新结构、新材料、新工艺仍是推动水声发射换能器不断发展的技术途径. 展开更多

关键词 水声换能器 大功率 带宽

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弯曲圆柱换能器振动特性实验研究 被引量：1

2

作者 许欣然 周利生 +1 位作者 郑震宇 解广亚 《噪声与振动控制》 CSCD 2018年第6期37-41,共5页

弯曲圆柱换能器是一种典型的低频、大功率、小尺寸水下声源。分析表明,其振动和声学性能与驱动元件的预应力工况和端盖的边界条件密切相关。尽管可以利用仿真分析得到相关规律,但受限于问题的非线性和材料参数的不稳定性,很难对实际的... 弯曲圆柱换能器是一种典型的低频、大功率、小尺寸水下声源。分析表明,其振动和声学性能与驱动元件的预应力工况和端盖的边界条件密切相关。尽管可以利用仿真分析得到相关规律,但受限于问题的非线性和材料参数的不稳定性,很难对实际的工况进行准确模拟。利用激光测振法对弯曲圆柱换能器在不同条件下的振动特性进行测量分析,并对其预应力工况和端盖边界条件进行了优化。实验研究表明,不同预应力工况对换能器振动输出的线性度和效率有较大影响,而端盖约束边界条件会改变换能器的模态振型和谐振频率。同时,激光测振法为一般换能器最终声学性能的准确优化提供了一种高效的实现方法。 展开更多

关键词 振动与波 弯曲圆柱换能器 激光多普勒测振 预应力分析 模态分析

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基于序贯蒙特卡洛与概率假设密度滤波的主动分布式声纳多目标跟踪 被引量：11

3

作者 邵鹏飞 王蕾 王方勇 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期941-949,共9页

针对杂波数量多、目标数量和状态不确实性及观测不确实性等问题,提出了一种基于序贯蒙特卡洛与概率假设密度(SMC-PHD)滤波的分布式声纳多目标自动跟踪方法。通过随机有限集模型对多目标状态和观察进行表征,结合序贯蒙特卡洛方法中的重... 针对杂波数量多、目标数量和状态不确实性及观测不确实性等问题,提出了一种基于序贯蒙特卡洛与概率假设密度(SMC-PHD)滤波的分布式声纳多目标自动跟踪方法。通过随机有限集模型对多目标状态和观察进行表征,结合序贯蒙特卡洛方法中的重要性采样和重采样策略递归地实现多目标后验近似下概率假设密度的传递和滤波。利用分布式声纳观测模拟数据,对不同节点数目下基于SMC-PHD滤波的多目标跟踪进行了仿真实验。仿真实验结果表明:该方法适用于主动分布式声纳系统,能在多杂波环境下对数目未知且时变的多目标进行实时自动跟踪;在4个平台节点的主动分布式声纳系统中,实现了平均相对误差小于5%的水下多目标高精度跟踪,且目标数目估计值与真实值一致。 展开更多

关键词 主动分布式声纳 随机有限集 序贯蒙特卡洛 概率假设密度滤波 多目标跟踪

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基于改进差分能量检测器的移动直扩水声通信研究 被引量：4

4

作者 杜鹏宇 郭龙祥 +1 位作者 殷敬伟 乔钢 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期144-153,共10页

针对时变大多普勒干扰提出了基于直扩信号结构的多普勒估计方法,通过相邻接收扩频符号的匹配相关运算及能量检测可实现对接收扩频信号中的多普勒实时估计。同时,该方法充分利用扩频处理增益,在低信噪比条件下仍然可以完成多普勒估计。... 针对时变大多普勒干扰提出了基于直扩信号结构的多普勒估计方法,通过相邻接收扩频符号的匹配相关运算及能量检测可实现对接收扩频信号中的多普勒实时估计。同时,该方法充分利用扩频处理增益,在低信噪比条件下仍然可以完成多普勒估计。在此基础上,提出改进差分能量检测器接收机算法,通过比较接收端相关器输出能量完成解码,可有效应对多普勒效应带来的快速载波相位跳变干扰以及时变的多途扩展干扰,从而保证了直扩水声通信系统在复杂干扰条件下稳定可靠工作。通过计算机仿真及实际海试实验,成功实现了-10 dB信噪比时大多普勒干扰条件下的直扩水声通信,验证了所提算法的有效性和稳健性。 展开更多

关键词 扩频通信 移动水声通信 改进差分能量检测器 多普勒估计

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拖曳线列阵流噪声抑制实验 被引量：7

5

作者 祝献 葛辉良 《噪声与振动控制》 CSCD 2016年第3期219-221,共3页

拖曳流噪声主要由流激缆阵振动和湍流边界层起伏压力引起的两大类噪声组成。已有研究表明当拖曳线列阵声纳达到一定拖速后,流噪声是限制低频拖曳线列阵声纳探测性能的主要因素,因此,研究流噪声抑制方法对提高低频拖曳线列阵声纳探测能... 拖曳流噪声主要由流激缆阵振动和湍流边界层起伏压力引起的两大类噪声组成。已有研究表明当拖曳线列阵声纳达到一定拖速后,流噪声是限制低频拖曳线列阵声纳探测性能的主要因素,因此,研究流噪声抑制方法对提高低频拖曳线列阵声纳探测能力具有重要的意义。通过设计不同测量阵段构建流噪声测量系统,利用实验测量数据研究流噪声空间相关性和流噪声抑制方法。通过研究表明,利用4~20个密排水听器构成水听器组较单个水听器在500Hz以下可提高8 dB^15 dB左右的流噪声抑制能力,同时也可通过柔性的水听器安装结构达到抑制流激振动流噪声效果。 展开更多

关键词 声学 声纳探测 流噪声 噪声抑制 试验研究 拖曳线列阵声纳

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一种平面型透声水听器的建模与特性研究

6

作者 许欣然 周利生 +1 位作者 郑震宇 胡青 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1348-1353,共6页

为提高水听器的透声性能和接收性能,提出了一种基于穿孔金属骨架与柔性胶填充相结合的新型PVDF水听器背衬结构。具体分析了平面型PVDF水听器的工作机理,利用有限元法从水听器的透声性能和接收性能两个方面进行理论预报和优化设计。在此... 为提高水听器的透声性能和接收性能,提出了一种基于穿孔金属骨架与柔性胶填充相结合的新型PVDF水听器背衬结构。具体分析了平面型PVDF水听器的工作机理,利用有限元法从水听器的透声性能和接收性能两个方面进行理论预报和优化设计。在此基础上,研制了平面型透声水听器样品并开展了性能测试。理论分析和实验结果表明,该背衬结构不仅可以有效抑制平面型PVDF水听器横向效应,起到提升低频灵敏度和降低频带内灵敏度起伏的作用,而且在改善水听器透声性能方面有较好的效果。 展开更多

关键词 水声工程 透声水听器 有限元法

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基于C6678多核数字信号处理器的声纳信号并行处理设计 被引量：6

7

作者 汲夏 丛卫华 杜栓平 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期1476-1481,共6页

针对多核并行机制下,共享资源争夺激烈,硬件能力提升难以切实转变成程序效率提高的难题,通过协调存储器访存和核间同步等关键问题,研究了一种基于C6678多核数字信号处理器的声纳信号多级并行处理方法,包括核间流水线设计、数据传输与中... 针对多核并行机制下,共享资源争夺激烈,硬件能力提升难以切实转变成程序效率提高的难题,通过协调存储器访存和核间同步等关键问题,研究了一种基于C6678多核数字信号处理器的声纳信号多级并行处理方法,包括核间流水线设计、数据传输与中央处理器并行设计和指令流线设计。以声纳二维相控方位滤波为例,介绍各级设计的实现方法,逐个测试并行性能,并编制实时处理软件。测试结果表明,该方法能够实现存储器访问和中央处理器运算并行,极大提高程序执行效率。通过采用该方法开发的实时处理系统,具有集成度高和实时性强的优点,获得了高航速下海中浮球和配重条石清晰的实时成像效果,具有工程应用价值。 展开更多

关键词 声学 声纳 相控方位滤波 多核数字信号处理器 并行处理

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不确实海洋中最小方差匹配场波束形成对环境参量失配的灵敏性分析 被引量：17

8

作者 赵航芳 李建龙 宫先仪 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期200-208,共9页

浅海环境背景下由于空-时采样不充分、介质的空时变化性,海洋环境参量通常是不确知的,由此驱动数值传播模型得到的拷贝声场也是不确实的,从而导致基于拷贝声场和测量声场作拷贝相关处理的最小方差匹配场波束形成性能下降.针对上述问题,... 浅海环境背景下由于空-时采样不充分、介质的空时变化性,海洋环境参量通常是不确知的,由此驱动数值传播模型得到的拷贝声场也是不确实的,从而导致基于拷贝声场和测量声场作拷贝相关处理的最小方差匹配场波束形成性能下降.针对上述问题,利用NRL Workshop′93提供的典型浅海不确实海洋环境,以不确实情况下定位偏置、不确实时与确知时模糊度表面主瓣峰值比、主瓣背景比3个量为性能度量,量化分析了宽带最小方差匹配场波束形成的性能对水体声速、海深等8个环境参量不确实性的灵敏性.经对环境参量失配的全面量化分析,结果表明:海深、水体声速是最敏感参量,沉积层声速次之,其他参量的灵敏性最弱. 展开更多

关键词 最小方差 匹配场处理 不确实海洋 灵敏性

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嵌入环境不确实性的宽容波束形成贝叶斯方法 被引量：3

9

作者 赵航芳 宫先仪 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第7期951-957,共7页

针对不确实海洋环境使声呐探测性能下降和宽容性差的问题,提出了环境参量和信号参量不确实性两嵌入的宽容波束形成贝叶斯方法.不确实环境参量的先验概率密度函数(probability density function,PDF)通过多项式混沌展开与传播模型相结合... 针对不确实海洋环境使声呐探测性能下降和宽容性差的问题,提出了环境参量和信号参量不确实性两嵌入的宽容波束形成贝叶斯方法.不确实环境参量的先验概率密度函数(probability density function,PDF)通过多项式混沌展开与传播模型相结合嵌入到接收信号的概率建模中,导出信号参量的先验PDF;接收信号参量先验PDF通过贝叶斯波束形成嵌入到处理中,转化为后验PDF.导出的后验概率最大贝叶斯波束形成具有估计器和相关器相结合的GLRT结构.仿真和实验数据分析结果表明:不确实环境参量导致接收声场发生秩扩展,由秩1扩展为秩2或秩3,贝叶斯波束形成体现了相干匹配与非相干积累的结合,实现了浅海环境中目标的正确定位,增加了宽容性. 展开更多

关键词 环境不确实性 概率建模 宽容波束形成 贝叶斯方法 估计器-相关器

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一种基于运动模型的水下目标方位预处理方法 被引量：1

10

作者 马敬广 徐晓男 《声学技术》 CSCD 2013年第3期243-247,共5页

为了改善纯方位目标运动分析方法的性能,提出了一种水下目标方位预处理方法。该方法利用目标运动模型对观测方位序列进行预处理,经仿真验证,与常规的多项式拟合方法相比,能够有效降低水下目标方位观测量的估计误差,提高了目标运动分析... 为了改善纯方位目标运动分析方法的性能,提出了一种水下目标方位预处理方法。该方法利用目标运动模型对观测方位序列进行预处理,经仿真验证,与常规的多项式拟合方法相比,能够有效降低水下目标方位观测量的估计误差,提高了目标运动分析的性能,可获得更高的运动参数估计精度。 展开更多

关键词 水下目标 方位预处理 目标运动分析

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基于混沌正交组合序列的M元码分多址水声通信 被引量：6

11

作者 吕曜辉 杜鹏宇 +1 位作者 张宏滔 朱小辉 《声学技术》 CSCD 北大核心 2018年第1期32-37,共6页

提出了M元能量检测器算法,该算法简单易实现,极大优化了M元码分多址系统接收机结构和解码运算量。同时,M元能量检测器具有抗载波相位跳变和抗水声信道多途干扰的能力。针对M元码分多址水声通信系统中所需扩频序列数量庞大、选码难度高... 提出了M元能量检测器算法,该算法简单易实现,极大优化了M元码分多址系统接收机结构和解码运算量。同时,M元能量检测器具有抗载波相位跳变和抗水声信道多途干扰的能力。针对M元码分多址水声通信系统中所需扩频序列数量庞大、选码难度高的问题,提出了混沌正交组合序列,通过简单的迭代组合即可产生大量满足要求的扩频序列,而且同族的混沌正交组合序列间满足正交关系。海试试验成功实现了7个用户的M元码分多址水声通信试验(M=512),共采用了3 584条混沌正交组合序列,每个用户通信速率为70 bit.s-1,验证了算法的有效性,为网络化水声通信的应用提供了技术基础。 展开更多

关键词 水声通信 M元编码 码分多址 混沌正交组合序列 能量检测器

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改进的稀疏度自适应多路径匹配追踪算法 被引量：5

12

作者 吴梦行 伍飞云 +1 位作者 杨坤德 田天 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1611-1617,共7页

在信号重构算法中,针对基于树的多路径匹配追踪深度优先算法计算量大和多路径匹配追踪信号稀疏度未知等问题,本文提出了一种改进的稀疏度自适应多路径匹配追踪算法。该算法将自适应思想引入多路径匹配追踪算法中,自适应选择支撑集原子个... 在信号重构算法中,针对基于树的多路径匹配追踪深度优先算法计算量大和多路径匹配追踪信号稀疏度未知等问题,本文提出了一种改进的稀疏度自适应多路径匹配追踪算法。该算法将自适应思想引入多路径匹配追踪算法中,自适应选择支撑集原子个数,并利用剪枝技术选择原子匹配概率最大的路径,使算法搜索路径更为有效,且大大降低了计算量。该算法改进了内积匹配准则,能在测量矩阵中更准确高效地挑选与残差信号匹配的原子,并在迭代过程中采用支撑集原子回溯和指数变步长方法提高重构精度。与传统MMP算法相比,本文提出的算法运算时间短,重建精度高,更具有实际应用价值。 展开更多

关键词 信号重构 压缩感知 多路径匹配追踪算法 稀疏度自适应 剪枝 内积匹配准则 回溯 指数变步长

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基于调频信号子带相关性分析的回波特征提取方法 被引量：1

13

作者 王方勇 杜栓平 《应用声学》 CSCD 北大核心 2010年第5期344-351,共8页

利用两种典型调频信号(LFM及HFM)的波形特点,本文提出了一种基于目标回波子带相关性的特征分析方法,并提取了回波统计特征。仿真与海上试验数据分析结果表明,该方法提取的回波统计特征对于识别水下人造金属目标与非目标具有较好的可分性。

关键词 调频信号 子带相关性 特征提取 主动目标识别

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一种压电单晶矢量水听器的性能建模与分析 被引量：1

14

作者 王佳荣 许欣然 +1 位作者 夏铁坚 解广亚 《压电与声光》 CAS 北大核心 2019年第4期552-556,共5页

针对加速度型矢量水听器在低频段灵敏度偏低问题,根据铌锌酸铅-钛酸铅(PZN-PT)压电单晶的性能特点,设计了一种双悬臂梁结构压电单晶矢量水听器。建立了有限元模型,对矢量水听器的振动模态和接收性能进行了仿真计算,重点分析了几个主要... 针对加速度型矢量水听器在低频段灵敏度偏低问题,根据铌锌酸铅-钛酸铅(PZN-PT)压电单晶的性能特点,设计了一种双悬臂梁结构压电单晶矢量水听器。建立了有限元模型,对矢量水听器的振动模态和接收性能进行了仿真计算,重点分析了几个主要材料和尺寸参数对水听器自由场灵敏度的影响。理论计算表明,采用压电单晶PZN-PT的矢量水听器经优化后其灵敏度可达-190dB@250Hz,与压电陶瓷PZT-5A的水听器相比,灵敏度提升了15dB以上。 展开更多

关键词 铌锌酸铅-钛酸铅(PZN-PT) 双悬臂梁 矢量水听器

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利用多途时延的被动目标定位方法 被引量：1

15

作者 徐晓男 马启明 杜栓平 《应用声学》 CSCD 北大核心 2013年第2期129-136,共8页

本文研究了在海洋波导环境中利用多途时延信息进行水下目标被动定位的方法。理论分析了在等声速理想海洋波导环境中,多途时延信息随时间变化的规律及其与目标运动状态之间的联系。分析结果表明,不需要已知声线类型而仅利用多途时延信息... 本文研究了在海洋波导环境中利用多途时延信息进行水下目标被动定位的方法。理论分析了在等声速理想海洋波导环境中,多途时延信息随时间变化的规律及其与目标运动状态之间的联系。分析结果表明,不需要已知声线类型而仅利用多途时延信息即可实现浅海波导环境中水下目标的被动定位。利用多途时延信息,当有两条声线到达时可以估计运动目标的归一化径向速度;当有三条声线到达时,可实现水下运动目标距离、径向速度的估计。最后利用仿真和实验数据对上述结论进行了验证。 展开更多

关键词 多途时延 被动水下目标定位 波导

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非相干噪声减载的空域加窗解卷波束形成 被引量：2

16

作者 王昊 马启明 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1457-1462,共6页

针对传统波束形成器在强干扰和非相干噪声影响下多目标分辨能力以及弱目标检测能力下降问题,提出一种非相干噪声减载的空域加窗解卷波束形成算法。基于快拍数分情况估计噪声减载量,通过求解半定规划问题或特征值估计法分别得到不同快拍... 针对传统波束形成器在强干扰和非相干噪声影响下多目标分辨能力以及弱目标检测能力下降问题,提出一种非相干噪声减载的空域加窗解卷波束形成算法。基于快拍数分情况估计噪声减载量,通过求解半定规划问题或特征值估计法分别得到不同快拍数条件下的噪声减载量。利用减载后的协方差矩阵进行空域加窗的波束形成得到空间能量谱,根据空域加窗波束形成器的点扩展函数对空间谱解卷得到空间谱估计。仿真及海试数据处理表明,该算法能够有效抑制强干扰旁瓣泄漏、非相干噪声对期望信号的影响,获得优于传统解卷算法的检测能力。 展开更多

关键词 声纳 波束形成 解卷 噪声减载 空域加窗

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宽带子阵域特征空间稳健对角减载波束形成 被引量：1

17

作者 王昊 马启明 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期584-590,共7页

针对宽带子阵域自适应波束形成器在实际使用中稳健性下降、对弱信号的检测能力受信噪比限制的问题,提出了一种宽带子阵域特征空间稳健对角减载自适应波束形成方法.首先提出利用子阵域特征空间投影法修正导引向量并得到球形不确定集的估... 针对宽带子阵域自适应波束形成器在实际使用中稳健性下降、对弱信号的检测能力受信噪比限制的问题,提出了一种宽带子阵域特征空间稳健对角减载自适应波束形成方法.首先提出利用子阵域特征空间投影法修正导引向量并得到球形不确定集的估计,再利用RCB(Robust Capon Beamformer)算法得到约束条件下的最优权值.另一方面,利用子阵域互谱密度矩阵的最小特征值作为子阵域非相关噪声功率的估计并进行对角减载,以最优权值对减载矩阵波束形成得到子带波束输出,对每个窄子带重复上述处理,再将结果非相干叠加即可得到本文方法的最终结果.理论及实验分析表明方法能提高自适应波束形成器的稳健性及输出信噪比. 展开更多

关键词 信号与信息处理 宽带稳健自适应波束形成 子阵域特征空间 对角减载

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