声纳

摘要： 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.

摘要： 利用单波束回声测深仪、多波束回声测深仪和侧扫声纳组合进行海底声学调查,为海洋生境测绘计划提供技术解决方案。我们认为,海底声学分类(ASC)科学正处于萌芽阶段。在ICES(国际海洋物理科学协会)主持下,国际科学家小组对ASC科学进行了全面的回顾。为了支持基于生态系统的海洋管理科学,人们越来越需要跨空间尺度对海洋生态系统进行分类和地图绘制,这一讨论得到了推动。本文重点回顾了海底声学散射理论的各种理论模型,以及这些理论模型的发展历程。在使用客观、可重复的程序进行分类之前,声学信号调节和数据质量保证是重要的技术考虑因素,而方法的标准化只是刚刚开始。本文评述了时间和空间尺度的问题,重点是将观测尺度与自然界的尺度相匹配。总的来说,海底不是静止的,而是自然物理和生物过程共同在多个时间尺度上发生的变化。本文概略介绍了现有商用ASC系统现有能力,回顾了验证(地面真实性)方法,强调了观测尺度与声学背散射数据匹配的难点,探索了超越传统海洋学和渔业调查技术的ASC调查设计方法。最后,在需要国际科学界亟需关注的关键领域,确定了声学海底分类科学的未来方向。

摘要： 作为石油工业海上作业的重要利器,海上钻井平台面临着恐怖威胁和盗抢的诸多危险.搭建海上钻井平台综合防护系统,是降低风险的必要手段.综合防护系统由指控台、探测分系统、通讯分系统、处置分系统组成,主要设备包括:雷达、声纳、漂浮式海面围栏、光纤探测阻拦网、定向强声驱散器、致眩照明装置等.通过主动探测,发现水面、水下的入侵威胁,利用物理隔离手段和非致命武器驱除入侵破坏和盗抢者,达到保卫海上钻井平台的目的.

摘要： 反潜作战的水下作战环境是非均匀分布的三维温盐场,反潜移动平台利用声纳进行搜索作战确定工作深度以保证取得最佳探测效率。作者结合海水声传播特性和概率论构建声探测效能模型,并依据博弈论求取声纳在当前水文条件下在工作深度达到最佳探测效果。

摘要： 针对传统的声纳数据传输系统硬件可靠性不足,数据传输的稳定性较差,通信距离较短等问题,给出了一种基于光纤链路的声纳数据传输系统.该传输系统由水上、水下单元数据传输模块相配合,通过两路光纤通道建立全双工通信.该系统能实现声纳设备的水上水下通信功能,为声纳设备的水下远程通信提供了可靠稳定的传输路径,促进了声纳设备的发展,提高了声纳设备的实用性.

摘要： 针对传统的声纳数据传输系统硬件可靠性不足,数据传输的稳定性较差,通信距离较短等问题,给出了一种基于光纤链路的声纳数据传输系统。该传输系统由水上、水下单元数据传输模块相配合,通过两路光纤通道建立全双工通信。该系统能实现声纳设备的水上水下通信功能,为声纳设备的水下远程通信提供了可靠稳定的传输路径,促进了声纳设备的发展,提高了声纳设备的实用性。

摘要： 被动测距声纳受平台尺寸和技术条件的限制,测距精度不高.论文从理论角度分析被动测距的原理和形成误差的原因.

摘要： 航道是水运的生命线,航道安全检测是水运交通健康发展不可缺少的一部分.随着近年来智能水下机器人技术的快速发展,水下机器人代替人员进行航道检测成为可能,为航道安全检测提供了一种全新的检测方式.结合航道检测的特殊需求,设计了一套利用水下机器人搭载不同传感器设备进行航道安全检测的系统.水下机器人通过搭载前视声纳、单波束测深仪、ADCP流速仪、双频测深仪、侧扫声纳、CCD相机等水下探测仪器,可完成航道障碍物探测、航道物理水文测量、水下地形与淤泥检测、航道安全事故救援以及大坝安全检测等任务,保障航道安全.系统方案可有效降低人员进行航道检测风险,减少人工成本,进一步提高航道安全检测效率,促进智慧航道的建设.

摘要： 本文利用广义相积分简正波方法(WKBZ)理论进行典型深海声场计算,并结合声纳浮标探测模型,分析不同浮标深度和目标声源深度下的声纳浮标探测距离、宽度和区域范围变化,并总结出声纳浮标深度和目标声源深度对探测效果的综合影响.

摘要： 两次运用Kriging代理模型,建立了快速预报不确定海洋环境中声纳作用距离的方法,并给出了算例,结果表明该方法计算速度快、精度高,能直接给出声纳作用距离与不确定海洋环境变量之间的表达式.

摘要： 大孔径声纳通过增加阵元数目来提高阵列增益,从而达到改善探测性能的目的.但当阵元数目变大时,必须通过足够的快拍数才能够估计出足够精确的阵列接收信号互谱矩阵.而自适应波束形成又需要较短的积分时间使得互谱矩阵能够描述运动状态下的噪声特性.将主模式抑制波束形成技术应用于大孔径声纳,通过研究各种算法重构互谱矩阵的基本准则,对比分析主模式抑制波束形成技术与对角加载MVDR波束形成对于大孔径声纳的优缺点.最后通过对比海试数据的处理结果,验证了主模式抑制波束形成技术比对角加载MVDR波束形成技术更加适用于大孔径声纳对于小快拍数下的弱目标检测.

摘要： 单拖线阵声纳作为舰艇声纳的重要形式之一,其左右舷模糊问题一直缺乏能够自动分辨并全景显示的方法.文中对单线阵声纳的左右舷分辨显示方法进行了研究,提出了图像直方图局部极值算法处理后的-180～+180的全景显示方式和动态刷新瀑布图的动态更新的显示方法,使得左右舷分辨结果的显示更加直观,试验数据的处理结果有效的证明了该显示方法的有效性.

摘要： 在大规模高频声纳系统中,数据量大、数据率高等特点成为数据传输和运算的主要瓶颈.系统利用FPGA速度快、灵活性高等特点,实现数据的采集、编码、传输、加速、运算等功能;数据传输采用光信号,具有传输距离远、速度快、抗干扰能力强等优点,通过引入疏波分复用(CWDM)技术实现多路光信号的远程简化传输,把16路光信号合并成1路,降低成本的同时也增加了传输的稳定性,最远传输可达80公里:最后数据汇总到一块FPGA加速平台上,利用其高速能力对数据进行预处理,采用PCIE接口实现处理后数据输出.PCIE数据传输速率高的优点为高速率大数据量的输出提供完美的解决方案,同时增加了系统的通用性,可以使其与PC机、服务器等设备连接进行后续的处理工作.

摘要： 针对目前声纳接收机小型化,功能集成化的发展趋势,本文设计了一套声纳接收机控制传输系统.系统通过利用一块高性能FPGA完成多通道同步控制、信号预处理与海量数据实时传输,通过千兆以太网与上位机进行数据交互,实时响应上位机下发的控制指令,调整工作状态,根据指令要求对接收信号进行TVG增益补偿,输出响应延时在3.5us以内.通过对多路ADC同步采集,将回波信号进行预处理、降采样后,通过千兆以太网MAC核打包上传至上位机进行后续处理,上行数据链最高传输速度可达367Mbps,延迟在1.2us以内.

摘要： 波束形成技术是声纳信号处理的重要内容.目前,寻求高效快速的稳健波束形成算法及波束形成器的敏度分析依然是研究热点.本文提出,将一般噪声增益波束形成器置于约束最小二乘框架下研究,并给出一个简单的计算近似最优加载因子的公式.这样,可以避免求解长期方程,进一步提高计算效率.与现有的一些算法相比,这类基于约束最小二乘的算法计算效率较高,更新算法设计简单,同时还较好地保持了噪声增益波束形成器的输出性能.另外,本文把一般噪声增益波束形成器的敏度分析归结为约束最小二乘问题的扰动分析,给出了相应的条件数,从而得到了对设计噪声增益波束形成器有一定指导意义的结论.

摘要： 随着海洋环境的日趋复杂性,为了达到探测远距离安静型目标的警戒目的,提升低频大孔径声纳的探测性能的重要性也逐渐突出.该文针对一种基于相对少量快拍数目的样本数据生成采样协方差矩阵的自适应主模式抑制(DMR)处理方法进行性能分析,该方法主要是通过引入基于信息理论准则下的检测方法(eg.AIC,MDL,N/E-MC)对DMR算法中的秩参量进行修正,可以在少量快拍样本下达到稳健的干扰抑制效果.该文通过性能分析及仿真数据处理证明了这种设计思路同时满足实时性及有效性的需求.

摘要： 目前现有的声纳装备主要采用人工干预模式下的目标跟踪技术.因此研究多目标自动检测和跟踪技术,并将其应用于实际的被动声纳具有重要意义.本文从实际工程应用出发,提出一种基于方位历程图的多目标自动检测跟踪方法,通过峰值筛选检测出疑似目标,利用目标历程管理矩阵进行峰值方位历程信息统计管理,将检测出的待跟踪目标经由目标跟踪模块进行跟踪管理和维护.当目标方位轨迹出现交叉情形时,启用目标交叉处理模块对交叉目标进行维护,并拟合预测被交叉目标的方位轨迹.仿真数据和海试数据均验证了该方法的有效性.该方法不依赖于先验模型,在实际应用中具有较好的稳定性,因此具有一定的工程实用性.

摘要： 随着阵列信号处理的发展,波束形成技术已成为声纳信号处理的一个重要组成部分.目前,寻求高效快速的稳健波束形成算法是许多研究者追求的目标之一.本文提出一个想法,将最差性能最优的波束形成器置于约束最小二乘框架下研究.为避免求解长期方程,进一步提高算法的计算效率,减少计算量,本文给出一个简单的计算近似最优加载量的公式.与现有的一些算法相比,基于约束最小二乘的算法在提高计算效率的同时还保持了优良的稳健波束形成器输出性能.同时,本文把最差性能最优的波束形成器的敏度分析归结为约束最小二乘问题的扰动分析,给出了相应的条件数,从而得到一些对设计稳健波束形成器有指导意义的结论.

摘要： 本发明的目的在于提供一种图像声纳用近场声纳图像快速成像方法，包括以下步骤：发射探测信号，对目标散射信号进行带通采样、正交变换，得到多通道的图像声纳阵列复信号；在所测的平面空间范围内等按照图像质量需求等间隔选取目标点，计算目标点离图像声纳基阵阵元的物理距离，计算目标点到各阵元的声程差；根据目标点离基阵的距离，取出对应时间片的各阵元通道的复数据，补偿各通道相位差，将补偿后的各阵元复数据累加求和，取模可得到该目标点的近场声纳图像强度；将所有点的强度组合拼接即可直接得到图像声纳的近场成像结果。本发明在不损失近场成像结果的前提下，大大降低了图像声纳的近场成像复杂度，具有较好的工程实用性。

摘要： 本发明公开了一种全数字式主动声纳发射机，包括一个控制中心和多个功放组件。所述控制中心集成了信号发生器、D类功放控制器、串行通信等模块，具有波形存储、发射功率控制、发射波束形成、PWM波形生成、死区控制等功能。所述功放组件由驱动电路、H桥、低通滤波器、匹配网络组成。本发明利用数字延时线实现发射波束形成，数据通过偏移后与计数器比较，生成PWM波形，并可以在线实时精确调整PWM波形的死区时间。本发明简化了发射机结构的复杂度和调试难度，提高了系统的抗干扰性能和可靠性。

摘要： 本发明公开了一种基于多波束相控阵声纳系统的三维声纳可视化处理方法，包括以下步骤：采集声纳数据，并通过网络发送；通过网络逐帧获取声纳数据，将每一帧声纳数据对应的范围图像转化为全局坐标系下的点云数据；对点云数据进行过滤，将过滤得到的点云数据连接成三角面片，并计算每个三角面片的法向量和顶点；将当前帧与前一帧进行配准，将配准后的当前帧和前一帧中的点云数据进行马赛克化处理，然后利用遍历交叉点算法将马赛克化后的当前帧和前一帧的点云数据进行融合，并进行三维场景图像模型点集的更新；依据融合后的点云数据的强度以及三角面片的法向量和顶点的法向量，生成三维场景图像。本发明方法速度快，精度高。

摘要： 本发明公开了一种探渔声纳及声纳回波信号处理方法，该探渔声纳是在对传统鱼探仪原理分析基础上，在信号采集与处理过程中将压缩感知理论应用于对回波信号处理，具体方法是通过采用将回波信号向低维测量矩阵投影的方式，获取比奈奎斯特采样定理所需测量数据量更少的测量数据，结合回波信号在分数阶傅里叶变换域的稀疏形式构建重构矩阵之后，最后运用压缩感知信号重构方法优化求解目标回波信号参数。一方面该方法可降低信号的采样率，同时有效缓解硬件对数据存储、数据计算和传输的压力。另一方面对回波信号进行稀疏表示，可以提取到回波信号最本质的特征，可以达到去除噪声的效果，提高装置的精确度。

摘要： 本发明属于声纳技术领域，提出了一种壳体声纳与拖曳线列阵声纳目标航迹关联方法，根据壳体声纳与拖曳线列阵声纳之间由于测向精度特性差异较大，仅采用舷角相似性进行目标航迹关联，易出现目标航迹关联性能下降的问题，通过提取目标的舷角、信噪比、DEMON谱等多维特征，进行联合关联处理，可有效增加壳体声纳与拖曳线列阵声纳目标航迹关联的鲁棒性，提升关联正确率。

摘要： 本发明涉及声纳设备领域，尤其涉及一种声纳接收装置及声纳设备，声纳接收装置包括：共用电路模块、第一分支电路模块、第二分支电路模块以及切换模块，共用电路模块和第一分支电路模块构成第一处理电路；共用电路模块和第二分支电路模块构成第二处理电路；切换模块用于将共用电路模块在第一分支电路模块和第二分支电路模块之间切换连接，当共用电路模块与第一分支电路模块连接形成第一处理电路时，将第一频率回波信号接入第一处理电路，并当共用电路模块与第二分支电路模块连接形成第二处理电路时，将第二频率回波信号接入第二处理电路。通过共用电路模块的复用，有效减小了双频声纳硬件电路的体积，实现双频声纳系统的小型化、低功耗。

摘要： 本发明涉及一种声纳信号模拟器延时控制的声纳信号模拟方法及装置，通过FPGA使用DDS的方式生成信号，充分的利用了FPGA上的运算资源，ARM只需要根据声纳信号模型计算频率控制字和相位控制字交由FPGA完成DDS。本发明将信号时延模块与串并转换模块结合，通过调整可变长度移位寄存器长度以调整时延大小，同时使用梯级组合型移位寄存器有效的降低了移位寄存器触发链组合逻辑所需要的资源。本发明通过FPGA的并行处理能力同步的产生多路不同时延的并行信号，避免了采用循环读取地址的方式导致系统效率降低。

摘要： 本发明公开了一种全数字式主动声纳发射机，包括一个控制中心和多个功放组件。所述控制中心集成了信号发生器、D类功放控制器、串行通信等模块，具有波形存储、发射功率控制、发射波束形成、PWM波形生成、死区控制等功能。所述功放组件由驱动电路、H桥、低通滤波器、匹配网络组成。本发明利用数字延时线实现发射波束形成，数据通过偏移后与计数器比较，生成PWM波形，并可以在线实时精确调整PWM波形的死区时间。本发明简化了发射机结构的复杂度和调试难度，提高了系统的抗干扰性能和可靠性。

摘要： 本发明公开了一种声纳使用过程中的声纳操作员操作记录系统及方法，该方案可自动采集声纳使用过程中的操作记录，无需其他繁琐操作，从而降低工作量；同时，支持多种分辨率信号的采集，有效的保证了数据质量，解决声纳操作员训练水平评估的数据记录问题。该系统可用在装备各种声纳的游艇、渔船、货船和军舰上，完成对声纳操作员的操作过程记录，还可以应用在雷达操作过程记录方面等。

摘要： 本实用新型公开了宽带声纳发射器、宽带声纳和声纳。声纳发射器包括控制联接至变压器的初级线圈的开关的数字逻辑。驱动开关以跨越变压器的次级线圈产生至少一个电压脉冲，从而产生逼近期望的信号的一系列电压脉冲。变压器可以包含：具有布置为第一部分、中间部分和最后部分的多个绕组的次级线圈；以及仅与形成中间部分的次级线圈绕组缠绕的初级线圈绕组。