激发极化法在水下主动电场探测中的应用

介绍了一种来源于弱电鱼的仿生主动电场探测机制,为了优化主动电场探测方法,研究了勘探地球物理学中激发极化法的应用,认为在同样的激发条件下,水下被测物也一样存在这种激电过程。搭建实验平台环境,使用小型蓄水池模拟海水域环境,辅以成熟的仪器设备,在实验平台中分别进行直流激电法与变频激电法电场探测实验。在 2 个不同的实验中,分别设定了不同的特征关系式对实验结果进行量化分析, 每个实验分别对空白背景对照组、铜立方体、铜圆柱、铝立方体、铝圆柱与塑料圆柱体进行测试,直流激电法原理简单、还原度高,所有实验组与空白背景环境存在明显差异,且所有金属物体的激电效应都强于非金属塑料,符合理论分析。变频激电法实验相比于直流激电法没有那么明显的组间关联性与规律。     

基于稀疏贝叶斯学习的水下电场测向方法

水下电场是一种可用于对水下目标进行探测和识别的重要物理场,通过高灵敏度、低自噪声的水下电场探测系统,可实现对水下目标电场信号的远程测向。针对水下目标测向问题,提出了一种基于稀疏贝叶斯学习的水下电场测向方法。该方法采用多个探测单元同时采集处理水下目标辐射的交变电场信号,再通过稀疏贝叶斯学习方法,实现对目标电场信号波达方向的估计,最终估计出目标与探测系统的相对方位。通过湖上试验,验证了该方法的可行性与鲁棒性。相对于常规波束形成算法,在一定测试场景下,该方法对16 Hz频率的正弦波电场信号的测向精度提高了4.8°。     

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。     

基于声场模型的猎雷声呐探测成像仿真方法

针对猎雷声呐对水雷目标探测仿真问题,提出一种基于运动学信息与水下声场传播耦合分析的探测成像仿真方法。利用Bellhop3D声场分析方法对水下声信道信号冲击响应进行计算,结合信号复分析方法得到信号传播信道参数以构建声散射模型,以运动耦合方式综合分析声呐搭载平台位置、姿态及速度等因素对回波信号的影响,通过综合考虑上述因素来模拟目标回波信号,从而利用较为真实的等效回波信号进行图像重构。以高频前视声呐为例,对声呐探测沉底水雷目标情况进行了仿真,结果表明,该方法能够得到高频声呐对沉底水雷目标的探测图像,与实际情况具有一致性,可为进一步构建反水雷相关模拟仿真训练系统提供参考。     

一种基于环境噪声的被动测深方法

研究利用环境噪声进行水深探测的一种被动测深的方法。基于阵列信号处理,应用时域格林函数恢复原理,获取被动接收阵中接收信号所隐藏的时延信息,探索利用垂直海底传播的海洋环境噪声可实现水深探测的原理,建立了基于二元垂直阵的被动测深数学模型,分析了水听器接收到的环境噪声直达波及海底反射信号的时延与水听器阵列尺寸及海底深度间的数学关系,推导了深度解算理论公式。计算机仿真及水池实验验证了方法的有效性,为被动水深探测提供了一种新的技术途径。     

基于斯托克斯参量的水下主动偏振去散射研究

受浑浊水体自身吸收与微颗粒散射的影响,水下光学成像面临成像距离短、像质差等问题。一种基于斯托克斯参量的主动偏振成像模型被应用到水下成像去散射过程中,有效提升了目标成像探测的清晰度。相比于被动偏振成像模型,引入主动光源可以实现对入射光的偏振调制,由此可以充分挖掘目标反射光与介质光的偏振特征差异进而实现分离选通。改进的主动偏振去散射模型利用了目标反射光的偏振共模抑制效应,借助偏振斯托克斯参量 S₂ 分量实现了介质光偏振角与偏振度全局分布的准确估算。同时引入图像质量评价参数对比度 contrast 作为反馈参量,通过迭代计算实现背景噪声的最大化滤除。不同散射程度、不同类型目标的水下成像实验表明：相比于传统主动偏振成像方法,改进后的成像模型可大幅提升水下目标的图像质量,特别是强散射环境下的图像 contrast 提升超 2 倍以上。该项工作为利用偏振信息进行水下图像去散射与目标重建提供了新思路。     

资源卫星在海洋测绘中的应用研究

随着航天遥感技术的发展,遥感在海洋测绘中的应用越来越显示出其潜力:由于遥感除光学成像系统外,光电成像、微波成像技术得到广泛应用,传感器接收的电磁波的不同波段,能被所探测的物体反映形成数据,这为研究海岸带的特性提供了有效的手段。多时相观测同一地区,有利于研究地区变化的规律,同时也是消除噪声、防止误判的有效途径,对水下暗礁的探测有重要意义。此外,多光谱的遥感数据,对浅     

水下电磁探测技术的发展现状

首先阐述了水下电磁探测技术的现实意义,之后介绍了国外水下电磁探测、预警系统的研究现状,以及电场传感器、磁场传感器的性能指标。通过对国内水下电磁探测技术的发展历程以及与国外的差距进行分析,指出未来水下电磁探测系统集成化、智能化、系统化、无人化、多元化和网络化的发展趋势。     

基于L型阵列的二维CAATI算法高分辨DOA估计

将多角测深侧扫声纳（MSBSS）中应用的计算到达角瞬态成像（CAATI）技术扩展到三维空间,提出一种基于L型阵列的二维CAATI高分辨DOA估计方法,同时解决了信号的参数配对问题。该算法具有运算量和快拍数均较小的优点,为水下三维高分辨探测提供了可能。     

磁主动式海底磁传感器定位方法及其解析公式

研究了一种外加磁场对布放于海底三分量磁传感器进行主动定位的方法,利用磁源的磁偶极子特性和相应矢量公式进行推导,得到了磁源与传感器之间位置矢量的解析表达式,从而可以快速准确地进行位置求解,实现对水下磁传感器的快速准确定位,该解析表达式也可以用于对水下磁性物体进行探测的目标识别等应用。