摘要：采用固定系数滤波器和自适应滤波器相结合来实现一种有源抗噪声护耳器系统。固定系数滤波器除了降低宽带噪声,其最主要的作用在于减小次级通道的不确定性。固定系数滤波器和次级通道滤波器都采用H_2/H_∞优化方法设计得到。仿真和实验结果表明:固定系数滤波器提高了自适应算法的稳定性,护耳器系统在宽带和周期性噪声环境中都取得了比较好的降噪效果。

摘要：为使具有稀疏阵的三维成像声呐在成像信噪比、角分辨率及稳定性方面均具有良好的性能,提出包含主副瓣比、旁瓣高度和、主瓣宽度、通道间幅相误差4个因素的评价函数。改进优化过程,在保证阵增益、降低阵元失效影响的同时,使优化结果对幅相误差不敏感。通过对不同优化过程及实验结果进行分析,验证提出的目标函数可以使三维成像声呐具有更好的综合性能。

摘要：针对高速自主水下航行器,设计了垂直面内的自适应控制器。大多数自主水下航行器的深度控制都基于小俯仰角假设,但在某些情况下此假设可能会产生较大的模型误差,甚至会导致严重的后果。考虑水下航行器的未知参数和非线性,并且不对俯仰角作任何假设,设计了自适应反演控制器,使闭环系统的深度跟踪具有全局渐近稳定性。仿真表明,该控制器对模型不确定性具有较强的鲁棒性,并且明显优于传统的内外环结构的比例积分微分(proportional-integral-differential,PID)控制器。

摘要：近几十年来,匹配场处理技术得到了广泛深入的研究,并针对实际应用提出了一系列的具体处理算法.当感兴趣的水下目标信号被水面强干扰信号掩蔽时,对水下目标的匹配场处理定位性能显著下降.现有的广义空域滤波器可以抑制水面强干扰,但计算速度较慢并且内存消耗较大.提出了一种基于压缩拷贝场算法的空域滤波器设计方案,并通过非相干叠加处理宽带问题.相对于现有的空域滤波器,当接收阵元数N大于波导中有效简正波号数Q时,该滤波器可以大幅度缩减计算时间、节约运行内存,并且保持了对水面强干扰的抑制性能.针对近岸浅海环境进行了仿真计算,并给出了一些近岸浅海海域试验数据处理结果,验证了该空域滤波器的性能和对计算速度的提升.结果表明,应用基于压缩拷贝向量的矩阵滤波器对强干扰下的弱目标进行宽带非相干匹配场定位,可实现水下目标的有效区分.

摘要：在水下复杂的声场环境中,对水声目标的自动检测技术是无人平台自主探测的基础,具有重要的研究价值。针对无人平台自噪声在声场中对目标检测的干扰,提出了一种结合峰值信息与梯度信息的目标峰值判决方法;针对由于干扰信号以及信噪比低造成的目标航迹信息缺失现象,设计了一种基于自适应区域生长的航迹修复方法,改善目标航迹的质量;基于检测前跟踪思想,利用霍夫变换获取方位历程图中目标航迹信息的提取与估计。使用上述方法对实验数据进行处理,较为有效地抑制了载体平台自噪声、环境噪声、杂波等的干扰,完成无人干预条件下目标的自动检测,取得了预期的效果。

摘要：为解决传统均匀FFT波束形成算法引起的3维声呐成像分辨率降低的问题,该文提出分区域FFT波束形成算法。远场条件下,以保证成像分辨率为约束条件,以划分数量最少为目标,采用遗传算法作为优化手段将成像区域划分为多个区域。在每个区域内选取一个波束方向,获得每一个接收阵元收到该方向回波时的解调输出,以此为原始数据在该区域内进行传统均匀FFT波束形成。对FFT计算过程进行优化,降低新算法的计算量,使其满足3维成像声呐实时性的要求。仿真与实验结果表明,采用分区域FFT波束形成算法的成像分辨率较传统均匀FFT波束形成算法有显著提高,且满足实时性要求。

摘要：在S-Aloha协议的基础上,针对水声信道传播延时高的特点,设计了一种适合于水声网络的DTCAS-Aloha协议。该协议中,发送节点首先根据传播延时调整开始发送数据包的时刻,使数据包第1个比特到达目的节点的时刻与时隙同步。同时,节点通过提取侦听到数据包的信息和传播延时获取周围邻节点的忙时间和相应的忙状态,从而判断本节点即将发送的数据包或ACK在任意节点处是否会发生碰撞,达到避免冲突和提高吞吐量的目的。仿真结果表明,与原始S-Aloha协议相比,DTCASAloha协议在集中式单跳网络和分布式多跳网络中均具有较高的吞吐量和较低的冲突率。

摘要：为了提高测绘效率,提出了两种基于多维波形编码技术的高分辨率宽测绘带合成孔径成像声呐体制,包括使用多发射阵的频分多输入多输出成像方式和方位向波形编码序列的成像方式,并论述了相应的成像处理流程。最后根据高速平台下的成像需求,设计了一种频分双发多收的合成孔径声呐系统,它可以将原有的单发多收系统的测绘效率提高一倍。考虑到水声信号的随机起伏性,利用已有的单发多收系统的实测数据,对多维波形编码技术在水声领域的可行性进行了实际验证。成像结果表明,经水底散射后的相邻频带的回波信号的空间相关性可以满足双发多收体制的合成孔径声呐的成像要求。

摘要：为了减少盖氏圆准则信源数估计算法的运算量并且提高信源数估计的精度,根据噪声空间与阵列导向矩阵的正交性原理,设计了基于特征空间的信源数估计算法(Estimator Based on Eigenvectors,EBE).EBE构造时空相关矩阵,利用色噪声在时间上相关性比较弱的特点,实现对空间色噪声的抑制.在空间白噪声环境下和空间色噪声环境下测试了EBE信源数估计的性能并且与传统的盖氏圆准则和其它色噪声类信源数估计的一些算法比较,证明了EBE在空间白噪声和空间色噪声环境下的有效性.EBE不仅节省了盖氏圆准则信源数估计中一次特征分解的运算量,并且同时提高了信源数估计的性能.

摘要：提出一种在自由环境中可以进行模式识别的水声成像方法。利用角域滤波将空间不同入射方向的平面波在阵元域中进行分离,在成像扇面内按要求设计一系列角域带通滤波器,这些滤波器的输出就是从角通带内入射的平面波在阵元域中的快拍数据,可以实现要求输入为阵元域特性数据的目标识别和底质分类等专用的模式识别算法,角域滤波器输出的平面波快拍数据的幅度作为像素值进行水声成像。采用角域滤波的方法可以进行水声成像得到所需要的声图,并且每个像素对应着相应点目标远场平面波入射到接收阵时所产生的快拍数据。仿真和实验数据处理结果表明,采用角域滤波和利用常规波束形成所得到的声图是一样的,并且两种成像方法具有相同的稳健性。