太湖秋季水体体散射和散射相函数特征

利用Fournier and Forand(FF)体散射函数近似计算方法模拟太湖水体的体散射函数以及散射相函数,进而分析太湖水体体散射函数和散射相函数的特性,以及与波段、深度之间的变化关系,空间分布差异。研究表明,太湖水体体散射函数表现为具有极强前向散射特性的大颗粒物散射特征,体散射函数随波段变化的差异性主要体现在后向方向上,散射相函数的变化规律与体散射函数较为相似;而随着深度的变化体散射函数几乎没有变化,但散射相函数表现出了较为明显的层状特征;体散射函数和散射相函数在空间上表现出了较大的差异性,这种差异性随着散射角的增大而不断地加强。     

海底声散射特性研究进展

海底是水下声场的重要边界,其声散射特性对水下声场空间结构及分布规律具有至关重要的影响。对目前国际上海底声散射特性研究方面的进展进行了系统的分析和总结,从海底声散射测量技术、海底声散射特性及机理、海底声散射预测模型3个方面进行了论述,并提出了未来研究的方向、研究重点与难点。该工作对于充分了解和认识海底声散射研究的目前现状和未来发展趋势具有很好的借鉴和指导意义。     

降低干扰和噪声对水中声反向散射信号影响的若干对策

声遥测水中悬浮粒子（如泥沙）的反向散射强度,可反演获得粒子浓度。可是,遥测系统对采样体积采集的声反向散射,除了粒子的散射信号外,还包含附加的干扰和噪声。本文探讨采集悬浮粒子声反向散射信号时,如何降低干扰源和噪声源对其影响的若干对策。     

浅海波导中刚性球声散射特性研究

目标特性研究对军事及海洋开发具有重要意义。作者用Ingenito的简正波方法对浅海波导中刚性球的散射进行了理论研究。在理论推导中直接利用波导中简正波解,同时去掉文F．Izngenito等研究中的远场假设,使理论结果更具一般性。文中对浅海波导中刚性球的散射进行了数值计算,并进行了分析。结果表明,浅海波导中目标散射场特性与自由场中明显不同,海底、海面的存在使散射场在深度方向产生干涉,从而影响散射场的空间分布,海底声速及衰减系数对散射场空间分布有重要影响。     

海洋生物声散射层研究现状综述

海洋生物声散射层全球分布广泛,其昼夜垂直迁移机制与周围海水的物理特性息息相关,对海洋内部碳的循环具有重要作用。文章收集整理了海洋生物声散射层的昼夜垂直迁移现象在各领域上的研究方法及研究成果,包括国内外研究现状,散射层的声学探测手段、全球范围内的分布变化情况等。海洋生物声散射层渔业资源丰富,研究和探索散射层有助于我们了解海洋物理环境和当地海洋渔业资源分布,对渔业资源的开发和利用具有重要意义。     

南海北部声散射季节变化

声散射是重要的声学现象,海洋水体产生的高频声散射信号既可用于开展多种目的的声学海洋学研究,也可能对水下声学设备产生干扰,而海洋水体背景声散射具有显著的时空变异特征,因此针对特定海区开展声散射时变观测具有重要意义。本文利用在南海北部布放的锚系系统所搭载的声学多普勒流速剖面仪,获取了覆盖4个季节的累计约80 d的声散射数据,数据包括75 kHz和300 kHz两个频段,观测水深几乎覆盖了从海面到约600 m水深的整个水体。结果表明,水体在垂向上分布着上散射层和深散射层2个主要散射层。上散射层分布深度在冬夏较浅,位于约100 m以浅,在春秋较深,位于约200 m以浅;深散射层分布深度同样为冬季最浅,位于约300 m以深,但夏季则最深,位于约400 m以深。因此,两散射层的距离在夏季最远,在春秋最近。2个散射层的声散射强度（Sv）同样具有明显的季节变化,上散射层散射强度夏秋较强而春冬较弱,深散射层则正好相反。     

北半球夏季中高纬海洋声散射层分布研究

利用第八次北极调查走航ADCP后向散射强度数据,结合太阳高度、海冰密集度和实测水体环境参数数据,统计分析了中高纬海洋声散射层的时空变化特征。结果表明,纬度越高,声散射层在海表滞留时间越短,即使在极昼期间及全海冰覆盖海域,虽然其迁移幅度和后向散射强度减弱,但仍受太阳高度变化影响,且二者具有较强的时序相关性;在北极中央海域,不仅声散射层迁移活动较弱,且出现无明显散射层的情况,可能是因为该海域浮游动物和鱼类聚集度相对较低且迁移活动微弱,超出了本文所用ADCP的探测精度范围;从鄂霍次克海至白令海西南海域,往返ADCP数据均显示有两个后向散射强度上高下低,但垂直迁移时间同步的声散射层,且二者间距随纬度增加而逐渐减小并合为一体,这可能是由不同生活习性的海洋生物造成的。     

水下加筋圆柱壳结构声散射特性研究

采用有限元/边界元(FEM/BEM)方法对水下加筋圆柱壳结构的声散射特性进行分析。考虑入射声场激发弹性结构振动产生二次辐射声场,总声场为入射场与散射场之和。基于Mindlin理论建立结构受迫振动的有限元模型,考虑入射声场为简谐激励,采用模态叠加法求出结构振动表面速度。根据声学边界元相关理论,利用有限元方法计算得出的弹性结构表面动力相应,可求出弹性结构的散射声场。研究结果表明,在同一波数下,不加筋结构后向散射强于加筋结构;加筋结构的散射指向性图案分叉较为明显;同种结构在波数增加的时候后向散射强度逐渐增大,前向散射强度逐渐减弱。     

溢油乳化过程C波段微波散射特性实验研究

本文基于水槽溢油观测实验,研究溢油乳化过程中表面散射特性的变化。利用全极化C波段微波散射计和矢量网络分析仪等测量设备对易发生乳化反应沥青含量小于3%的原油（A型油）、油田中开采出的新鲜原油（B型油）和经过脱水去杂质处理的工业原油（C型油）进行观测。文中详细分析了在C波段微波下乳化油膜与平静水面的后向散射差异,以及油膜乳化过程对后向散射的影响,结果显示在低风速、无浪的条件下（最大波高低于3mm）,原油的乳化反应可通过表面粗糙度和自身介电常数的变化来调制雷达后向散射,并且这两种方式中表面粗糙度的影响占主导地位。对比B型和C型原油在乳化状态和未乳化状态下的表面后向散射,结果显示在各状态下B型油膜表面后向散射均大于C型油,且在VV、HH、HV/VH极化方式下两者后向散射平均差异分别为2.19 dB、2.63 dB、2.21 dB,在20%油膜含水率的乳化状态下差异较未乳化状态时小,平均差异分别为0.98 dB、1.49 dB、1.5 dB,结果表明不同类型油种间由于成分和油膜属性的不同会在一定程度上导致油膜表面粗糙度存在差异,影响油膜表面后向散射。     

关于反向散射函数的讨论

本文讨论了当γ~2σ~2<1时的反向散射函数,给出修正后的表达式。以SEA BEAM多束声呐为例,说明当垂直入射时,修正项不可忽略。     

水声数据通信系统研究

提出一种基于并行传输体制的水声数据通信系统设计方案,发射端采用纠错能力很强的级联码和MFSK调制,分集技术采用抑制载波的双边带调制方式,接收端对接收信号利用快速频谱分析进行解调,并进行硬判决Viterbi译码和BM迭代译码。实验表明,该水声数据通信系统的传输波特率为200bits/s。误码率达到10^-5～10^-6以下。     

水下声传输数据通讯技术研究

本文介绍了水下声传输数据通讯的原理、功能作用及关键技术研究。     

智能水下机器人水声精确定位技术的研究

讨论了智能水下机器人水声定位技术,给出系统的组成、定位教学模型。论述了提高定位精度措施,最后给出试验测量结果。     

目标回波中的弹性信息提取方法研究

在主动声纳探雷识别中,弹性波提取方法一直是研究的难点。研究表明回波中,几何亮点主要表现为波形包络的强起伏的慢变化,在频域上属于低频,而弹性信息则隐含在包络中,其变化较快且能量微弱,相对于包络来说是比较弱的高频成份。运用中心差分的方法,可使高频成份得到较大的增强,从而实现弹性信息提取的目的。仿真和实验数据均取得了良好的效果。     

A Study of Spatial Processing Gain in Underwater Acoustic Communications

Spatial processing, including beamforming and diversity combining, is widely used in communications to mitigate intersymbol interference (ISI) and signal fading caused by multipath propagation. Beamforming suppresses ISI (and noise) by eliminating multipath (and noise) arrivals outside the signal beam. Beamforming requires the signals to be highly coherent between the receivers. Diversity combining combats ISI as well as signal fading by taking advantage of the independent information in the signal. Classical (spatial) diversity requires that signals are independently fading, hence are (spatially) uncorrelated with each other. In the real world, the received signals are neither totally coherent nor totally uncorrelated. The available diversity is complex and not well understood. In this paper, we study the spatial processing gain (SPG) as a function of the number of receivers used, receiver separation, and array aperture based on experimental data, using beamforming and multichannel combining algorithms. We find that the output symbol signal-to-noise ratio (SNR) for a multichannel equalizer is predominantly determined by the array aperture divided by the signal coherence length, with a negligible dependence on the number of receivers used. For a given number of receivers, an optimal output symbol SNR (OSNR) is achieved by spacing the receivers equal to or greater than the signal coherence length. We model the SPG in decibels as the sum of the noise suppression gain (NSG, equivalent to signal-to-noise enhancement) and the ISI suppression gain (ISG, equivalent to signal-to-ISI enhancement) both expressed in decibels; the latter exploits the spatial diversity and forms the basis for the diversity gain. Data are interpreted using the modeled result as a guide. We discuss a beam-domain processor for sonar arrays, which yields an improved performance at low-input SNR compared to the element-domain processor because of the SNR enhancement from beamforming many sensors.     

OFDM水声通信系统的同步技术研究

OFDM传输技术能够克服水声信道中的多径传播并获得高的频谱效率,不需要复杂的自适应均衡器,但其对同步误差非常敏感.在分析OFDM同步误差原理的基础上,设计实现了一个宽带OFDM水声通信接收机,并着重讨论了接收机中基于训练数据的定时和频率同步方法,以及多普勒频偏的估计和补偿算法.水下实验证明了方案的有效性.     

声诱饵反鱼雷水声对抗发展现状及趋势

鱼雷作为水下最重要的进攻武器之一,可针对水下及水面目标发起非对称隐蔽攻击。随着近几十年电子技术的发展,鱼雷更加智能化,杀伤力更大。因此反鱼雷任务成为现代海战中一项重要的课题。主要介绍了国外近年装备的鱼雷型号,并对国外鱼雷对抗用声诱饵作了介绍,最后对声诱饵的未来发展趋势做了展望,为今后我国发展声诱饵技术提供参考。     

水声通信及组网的现状和展望

水声通信是海洋中无线信息传输的主要技术手段。水声通信技术在海洋环境监测、水下航行器/载人潜水器作业等方面有着广泛应用。同时,水声信道传输状态多变、海洋作业环境恶劣,对通信算法和设备可靠性有较高要求,水声通信及组网成为目前的研究热点。文中面向海洋环境监测领域,从水声通信物理层技术、网络技术及组网应用等方面进行介绍,并对未来技术趋势进行展望。