运动目标的主动声探测脉冲回波信号波形重构

水下主动声探测是水下目标探测的主要技术之一,其目标回波信号的模拟技术对水下作战防御、声呐和水中兵器以及水下目标探测系统的研制、实战操作训练等多项国防及民用领域具有十分重要的作用。 针对常见的 CW 和 LFM 主动声探测信号,开展了运动目标回波信号波形的重构技术研究。 在捕获得到主动声探测脉冲的条件下,利用“波形存储重发”的基本方法,根据运动目标相对运动速度,重新设置回波信号采样频率,从而实现宽带回波信号(LFM 信号)及窄带回波信号(CW 信号)的多普勒频移模拟。 根据目标回波时延信息,给出了目标回波时延重构模拟方法,并根据不同目标类型和入射方位给出了目标强度参数设置的参考。     

宽带啁啾脉冲激光非线性传输过程中的时空微扰研究

基于非线性薛定谔方程推导出大啁啾脉冲的传输方程,利用微扰理论,分析了啁啾脉冲激光的时空不稳定性. 理论上比较清楚的阐述了宽带脉冲激光在大啁啾情况下,其时空噪声的相互影响与相互作用情况及脉冲啁啾对噪声微扰调制的影响,发现在相同γI₀(非线性系数与峰值强度乘积)的情况下脉冲啁啾对噪声调制的增长没有直接影响. 最后我们在实验上利用非线性介质对啁啾脉冲的空间小尺度自聚焦过程进行了部分验证,同时也在数值上对宽带啁啾脉冲的时间噪声调制的增长进行了模拟分析,发现实验结果和模拟分析结论     

主动声探测信号的捕获与回波重构电路设计

针对主动声探测脉冲偶发、短时、超声、单频、大动态的特点,传统的微弱信号采集电路已不能满足对其探测捕获的需求。提出了一种多级放大多路同步采集的电路系统,对预处理的信号进行多级放大。 由 DSP 同时对多级输出信号进行采集与识别,将采集的某路合适信号进行分析并重构回波。该方法有效地提高了系统的实时性,满足实际情况下对主动探测脉冲的捕获与分析重构。     

一种基于声学回波统计的水下散射体数量密度评估模型

对水中泥沙、气泡群、鱼群等随即分布散射体群的声学回波统计特性进行了研究,建立了一种基于回波能量统计特征的水下散射体数量密度评估模型。对该模型进行了介绍与推导,并通过仿真试验证明了其对水下散射体数量密度评估的有效性。     

星载海洋高度计海面回波信号的统计特性分析

论文首先从理论上简要阐述了星载海洋高度计海面回波的散射机理和回波信号后向散射模型;其后,利用Matlab数学工具,通过对我国＂神州四号＂飞船下传的大量高度计观测数据进行IQ采样数据提取、数据处理以及统计分析,进行了星载海洋高度计海面回波信号的统计特性分析与研究.     

一种机载激光测深回波信号的处理方法

利用回波信号的物理性质代替几何性质,将Darcy渗流方程与非线性扩散方程耦合,提出了一种基于多物理场的信号处理方法,通过有限差分方法进行离散化处理,实现对机载激光测深回波信号的处理。在此基础上,基于激光在海水中的传播特性,建立数学关系式,对机载532 nm激光测深系统回波信号进行数值模拟,利用多物理场信号处理方法对仿真模拟数据进行处理,并与传统滤波方法比较。实验结果表明,该方法可以很好地应用于机载激光回波信号的处理中,通过比较得出多物理场方法精度较高,算法稳定,验证了该方法的可行性与有效性。     

AUV定位信号检测延时的蒙特卡洛模拟分析

在简要介绍AUV声学定位声纳接收机原理基础上,分析了CW脉冲信号在极性相关检测电路中的传输过程,建立了极性相关积分检测延时仿真分析模型。提出采用蒙特卡洛模拟方法获取检测延时的分布特征和统计参数的观点。实验结果表明蒙特卡洛模拟实验与硬件电路实验结果一致,对于解决随机性检测延时问题具有很强的能力。获得的结果可为AUV定位声纳检测门限的设定、声学测距和定位精度分析以及水声通信延时分析提供参考。     

水下运动物体及海底地形的SAR探测的初步研究：（一）水下运动物体的SAR仿？？

当物体在水中运动时,它所引起的流场变化会调制海水表面的小尺度波动,从而可以被合成孔径雷达（ＳＡＲ）所探测,本文建立了一个三维半隐式半格式,对水下运动物体的绕流问题进行了数值计算,在袁业立有关海波高谱形式以ＳＡＲ影像原理的理论分析基础上,本文进一步计算了水下运动物体ＳＡＲ影像的Ｇ值分布图,并讨论了物体深度,海水水深,海表面主波方向对水下运动物体ＳＡＲ影像的影响。     

蒙特卡洛方法模拟黄东海区水体光学特性的技术研究

基于海洋光学辐射传输原理,采用蒙特卡洛方法,建立水体光学特性的正演模型,该模型可以利用水体的固有光学特性作为输入,模拟水体的表观光学特性。文中将其应用在我国近岸海域,利用本模型与2003年春季黄东海区的实测数据进行模拟,并对模拟所得遥感反射率光谱的谱型和数值与实测数据进行对比分析,结果表明:模型给出的遥感反射率的模拟结果与实测数据谱型一致,符合我国近岸二类水体的典型光谱,并且数值偏差能够控制在20%以内,为今后进一步研究我国近岸水体光学特性打下基础。     

利用单飞秒激光脉冲驱动类氖钛X射线激光的研究

提出了一种利用单飞秒激光脉冲驱动类氖钛X射线激光的物理方案.利用自相似方法研究了不同脉冲前沿的单飞秒激光辐照钛平板靶产生的类氖钛X射线激光等离子体的特性,得到了电子温度、电子密度和定标长度三者的定标律,讨论了给定输入参数下各定标律曲线的特性.研究表明,利用单个飞秒激光能够实现X射线激光的产生,而且脉冲前沿强度随时间增长平缓的飞秒激光有利于驱动X射线激光.本研究为实验上实现单飞秒激光脉冲驱动X射线激光提供了一种新的方案.     

春季黄海海雾中的激光衰减特性研究

海雾严重影响舰艇航行,而且在雾中舰载激光武器和激光雷达的工作效能受到制约。因此,研究激光在雾中的衰减特性对军事行动具有重要的科学意义。基于WRF中尺度气象研究模式,对2015年3月28日-4月1日的海雾过程进行模拟分析,发现使得海雾维持的是黄海南部输送来的暖湿气流,随后一个很强的冷高压使得风向转北,干冷平流切断了水汽输送,破坏了逆温层结构,海雾消散。考虑到春季黄海海雾产生和消散的天气形势,在海雾刚产生时,下风区的激光衰减系数小;海雾维持过程中,海雾雾区的外围衰减系数小;海雾快要消散时上风区衰减系数小。研究发现,海雾可以使得10.6μm红外激光的探测距离大大减小,在浓雾情况下,探测距离仅为正常情况下的2%。     

基于AUV的声纳水下目标实时探测机制研究

针对传统船载声纳探测水下目标存在成像分辨率低、主观性强、耗时长、应用区域局限,以及自主式水下潜航器(autonomous underwater vehicle, AUV)受水声通信限制导致数据无法实时回传、处理及目标实时探测的问题,提出了一种基于AUV的声纳水下目标实时探测机制。首先对基于AUV搭载声纳设备实施水下目标探测的系统进行了阐述;然后提出了基于AUV的声纳水下目标实时探测实施流程和关键技术;最后通过海上试验,验证了该机制在一定程度上克服了水声通信限制,实现实时、高效、智能的水下目标探测,具有较强的实际指导意义。     

交叉偏振滤波技术提高飞秒超强激光信噪比的研究

对交叉偏振波滤波技术理论分析的基础上,在"极光-III"装置中采用该技术进行了钛宝石飞秒放大激光脉冲对比度提高的实验研究,不仅显著的抑制了纳秒范围内再生放大器产生的预脉冲,而且也将皮秒范围内的信噪比由10^-5提高到了10^-7,实验测得基波到交叉偏振波的转化效率大于10%.研究表明,该技术可以有效地提高飞秒超强激光的信噪比.     

静水和动水环境中水下溢油浮射流初步实验及数值模拟

为深入研究井喷和管道破损等海底事故后溢油在水下环境中的输移扩散过程,文章利用自制的组合式环形水槽（周长9.7 m、宽0.45 m、深1 m）,以阿曼原油与消油剂混合物和淡水（含示踪剂）为模拟污染物,初步开展静水和动水环境中海底溢油浮射流的物理模拟实验,并应用基于拉格朗日积分方法的水下溢油浮射流模型进行数值模拟比较分析。研究结果表明:静水环境中,水下溢油浮射流主要沿喷口的垂直中心线向水面输移扩散;非均匀流动水环境中,横流速度越大,浮射流输移轨迹的弯曲程度越明显;数值模拟的浮射流轨迹总体上与实验观测结果符合较好;研究结果可为今后相关物理实验和数值模型的改进研究提供有益参考。     

甬江建闸前后冲淤特性的初步数值模拟

本文建立了纵向一维和垂向二维两种泥沙运动数值模式,以模拟甬江建闸前后泥沙冲淤规律。模式成功地进行了三汊点(即宁波三江口)水力、盐度、泥沙要素的计算。应用一维模式计算,对甬江建闸前后泥沙冲淤特性及动力机理作了探讨分析;垂向二维的计算结果,说明了泥沙的垂向效应及其对冲淤的影响程度。模式结果也反映建闸后涨潮流阶段泥沙过饱和淤积状态加强,落潮流阶段泥沙次饱和冲刷状态减弱,此是造成甬江大量淤积的主要原因。     

水下运动物体及海底地形的SAR探测的初步研究(一)水下运动物体的SAR仿真影像分析

当物体在水中运动时,它所引起的流场变化会调制海水表面的小尺度波动,从而可以被合成孔径雷达（ＳＡＲ）所探测。本文建立了一个三维半隐式格式,对水下运动物体的绕流问题进行了数值计算。在袁业立有关海波高谱形式及ＳＡＲ影像原理的理论分析基础上,本文进一步计算了水下运动物体ＳＡＲ影像的Ｇ值分布图,并讨论了物体深度、海水水深、海表面主波方向对水下运动物体ＳＡＲ影像的影响。     

光在胃组织中传输特性的蒙特卡罗模拟研究

利用蒙特卡罗方法模拟研究405和632 nm波长的高斯光束和均匀光束照射胃正常和肿瘤组织时,光在组织内的传输特性.得到漫反射率和透射率随径向半径r的分布规律和组织内能流率随组织厚度z和径向半径r的二维变化关系及等值线分布.模拟结果表明:632 nm波长光照射时,漫反射率和透射率以及穿透深度均>405 nm波长的值;相同功率和光束半径下,高斯光束的径向传播范围比均匀光束小,中心光场附近光能量集中但衰减较快,穿透深度小于均匀光束;对于632 nm激发光,光在胃正常组织中的穿透深度小于在肿瘤组织中的穿透深度,而对于405 nm激发光,光在胃正常组织中的穿透深度大于在肿瘤组织中的穿透深度.     

南海北部海域油气资源调查技术及其应用研究——震源子波检测及模拟分析

在野外采集中考察气枪的稳定性以及室内进行确定性子波反褶积处理,都要求能够获得气枪阵列的实时远场子波。从震源子波检测方法出发,阐述了近场子波采集、幅值转换及记录流程,并列举出实测近场子波时需要考虑解决的问题;接着介绍了震源远场子波的获取方法和主要途径;震源近场子波及远场子波的实测方案,检测震源子波所需的仪器设备和采集技术方法。文中分析了气枪子波的气泡干扰问题,虚反射与后续气泡震荡间的关系以及吸收衰减对子波的影响,并根据实测远场子波,对齐氏和范氏两种气体模型进行了模拟效果对比,结果表明:采用范氏气体模型所模拟的子波与实际子波更为吻合,模拟出的气枪的子波波形、振幅大小、气泡周期上,与业界通用的Nucleus软件的模拟结果吻合较好,在后续的使用中将继续优化。     

海水中酚类有机物在粘土或沉积物上吸附特性的模拟研究

研究了海水中７种酚类有机污染物在粘土矿物及海洋沉积物上的吸附特征;发现了酚在粘土或沉积物上的吸附平衡常数与其水溶解度之间的线性自由能关系,。     

系泊方式与结构外形对水下中部悬置构筑物稳定性影响的数值模拟研究

针对水下中部悬置构筑物,本文基于ANSYS中的Fluent和Aqwa模块,比较了单索单点系泊、三索单点系泊、三索三点系泊及球形、圆柱-半球形、碟形三种外形对其水中稳定性的影响。由数值模拟结果显示,在200 m水深,水流速度为2 m/s作用下,碟形构筑物采用三索单点系泊方式的稳定性更为优。