一种冰基水下声源探测装置及其探测方法

    公开(公告)号:CN113376621B

    公开(公告)日:2023-04-07

    申请号:CN202110577808.6

    申请日:2021-05-26

    Abstract: 本发明提供一种冰基水下声源探测装置及其探测方法,是一种利用声学方法探测冰层下水中声源的技术,探测器由固定翼飞机或直升机运载投放,探测器头部钻进冰层后开启电子设备,利用水下声能量与冰层中波动能量的转换在冰层中所产生的位移,探测水下目标,并传输处理结果。头部为高强度金属头,用以钻入冰层;后部是与透声中空高强度材料的金属杆,用以接收冰层内部位移信息;尾部为防水电子舱,电子舱配有平衡尾翼和投物伞,尽量保证探测器最终垂直嵌入冰层,配有风力发电模块,保证能源持续供给,射频天线用于定位和通信。与现有水声被动探测方法相比,本发明可大幅缩减冰区环境下布放探测设备的风险,具有灵活、快速、可大范围联合部署的特点。

    一种基于冰声衰减特征的跨冰定位冰下声源方法

    公开(公告)号:CN115236593B

    公开(公告)日:2023-03-31

    申请号:CN202210772150.9

    申请日:2022-06-30

    Inventor: 殷敬伟 刘建设

    Abstract: 本发明的目的在于提供一种基于冰声衰减特征的跨冰定位冰下声源方法,包括以下步骤:在冰层布放加速度计,通过加速度计采集冰下声源发出的跨冰声信号;对跨冰信号进行滤波降噪;对滤波后的跨冰声信号求解RSSI值;根据极地环境参数求解冰声耦合声场;对冰层弹性固体的Navier即纳维方程和海水流体介质的Helmholtz即亥姆霍兹方程进行求解,以获得跨冰声传播声场;根据宽带声场能量变化求解冰声衰减系数α;解算冰下声源坐标。本发明开创性的提出的通过冰上加速度计采集冰下合作或非合作声学目标信号的三种跨冰定位方法,能有效的跨冰定位冰下声源位置,实现了跨冰定位这一开创性的应用。

    一种基于冰面水平阵列的匹配场跨冰定位方法

    公开(公告)号:CN115220026B

    公开(公告)日:2023-03-31

    申请号:CN202210770497.X

    申请日:2022-06-30

    Inventor: 殷敬伟 刘建设

    Abstract: 本发明的目的在于提供一种基于冰面水平阵列的匹配场跨冰定位方法,包括以下步骤:通过加速度计阵列采集冰下声源发出的跨冰声信号;提取跨冰声信号频谱向量;建立声源搜索距离和深度搜索网格序列;计算每个水平阵元与声源的实际距离序列;获取冰水环境冰声物理参数;求解每个水平阵元接收的跨冰声传播声场;提取不同期望位置的理论频谱向量;基于匹配场处理获得定位模糊曲面;输出最大模糊值对应的期望声源位置。本发明采用加速度参量作为定位参量,实现对冰下声源的跨冰定位,具有布放方便、坐标可精确校准以及经济等优势。

    极地环境下水声时变信道的单载波频域均衡接收处理方法

    公开(公告)号:CN115208481B

    公开(公告)日:2023-03-24

    申请号:CN202210770503.1

    申请日:2022-06-30

    Abstract: 本发明提供一种极地环境下水声时变信道的单载波频域均衡接收处理方法,(1)冰下发射单载波频域均衡体制的通信信号;(2)水听器接收通信信号;(3)以接收信号的每个块为单位,采用信道估计,频域均衡和分组相位纠正的技术得到发送信号的初次估计值;(4)将接收信号的每个块划分为多个子块处理;(5)进行子块间干扰消除和伪循环前缀的重建;(6)利用Kalman滤波进行子块的时变信道跟踪产生子块信道值;(7)进行子块的时变干扰估计与消除,频域均衡和分组相位纠正得到发送信号估计值;(8)重复(5)‑(7)步进行迭代子块处理,达到设置的迭代次数后停止,输出最终发送信号估计值。本发明能有效应对信道时变,计算复杂度低。

    一种基于冰层模态群慢度差特征的冰声定位方法

    公开(公告)号:CN115166817B

    公开(公告)日:2023-02-17

    申请号:CN202210772130.1

    申请日:2022-06-30

    Inventor: 殷敬伟 刘建设

    Abstract: 本发明公开了一种基于冰层模态群慢度差特征的冰声定位方法,利用i个加速度计分别采集冰层中声源发出的A0模态冲击信号;对每个加速度计采集的A0模态冲击信号采用图像去模糊时频分析提取A0模态频散曲线;对每个加速度计对应A0模态频散曲线均执行如下操作,得到声源到每个加速度计的距离:在A0模态频散曲线的频率点内选取两个不同频率点构成频点组合,所述频点组合为全部可能的组合,计算每个频点组合的到达时间差;计算每个频点组合的群慢度差;根据群慢度差和到达时间差求解得到声源到加速度计的距离;最后根据声源到每个加速度计的距离求解得到声源坐标。本发明具有更高的接收频带,避免低频噪声干扰,更具有实用性和更好的定位精度。

    一种便携式振动检波器冰层耦合架

    公开(公告)号:CN115220090B

    公开(公告)日:2023-02-03

    申请号:CN202210772147.7

    申请日:2022-06-30

    Abstract: 本发明的目的在于提供一种便携式振动检波器冰层耦合架,包括底座、螺纹杆、金属头,所述底座上表面开设上螺纹孔和圆孔,底座下表面开设下螺纹孔,螺纹杆通过上螺纹孔安装在底座上方,金属头通过下螺纹孔安装在底座下方。本发明由耦合架的镂空小孔渗出冻结液,使得耦合架与冰层固定效果更好,冻结速度也更快;螺纹杆的旋转调节,实现了振动检波器平衡调整;同时不同长度空心金属头,配合使用不同凝固点的冻结液,使得振动检波器布放场景更加广泛,大大的提高了实用性与普适性。

    一种极地脉冲干扰下的水声通信方法

    公开(公告)号:CN115208482B

    公开(公告)日:2023-02-03

    申请号:CN202210770505.0

    申请日:2022-06-30

    Abstract: 本发明提供一种极地脉冲干扰下的水声通信方法,属于极地水声通信领域,基于单载波相移键控调制体制,将通信信息调制到载波相位上。接收端通信信号的解码流程如下:首先进行脉冲检测,重构接收信号中的脉冲干扰;将信号分块处理,通过迭代干扰估计消除和时域均衡的方法,在最小二乘准则下对接收信号进行干扰重建、消除,在进行时域均衡;基于均衡后的符号,采用基于稀疏贝叶斯学习与最小二乘方法结合的联合估计算法,得到信道、干扰及符号的估计值。本发明的优点在于(1)时域分块处理,保证系统的实时性,且可以应用于水声时变信道;(2)在脉冲噪声环境下稳健性好;(3)保证性能的同时,分块处理降低了联合估计的计算复杂度。

    一种基于双加速度计耦合相速特征的跨冰定位方法

    公开(公告)号:CN115236597B

    公开(公告)日:2022-12-23

    申请号:CN202210772161.7

    申请日:2022-06-30

    Inventor: 殷敬伟 刘建设

    Abstract: 本发明属于水声定位技术领域,具体涉及一种基于双加速度计耦合相速特征的跨冰定位方法。本发明包括获取冰层下方声源的深度zs,将两个同步加速度计布放在冰层上,采集冰层下方声源发出的跨冰声信号;计算跨冰声信号强度RSSI值;获取接收信号的频谱G(R,z)与相位差基于最小二乘法求解G(R,z)的趋势线,将趋势线的斜率α作为冰声衰减系数;计算声源相对于两个加速度计中心点的距离R;计算耦合相速度c(R);计算声源相对于两加速度计中心点的方位角θ;解算声源的平面坐标(X,Y),结合已知的声源深度zs,完成对于冰层下方声源的定位;本发明相比于在冰下布放水听器具有操作简单、基元坐标精确可控的优势,采用求解RSSI值计算声源距离,避免了现有极地冰层设备的声发射和同步问题。

    一种冰层声信号拾取装置
    29.
    发明公开

    公开(公告)号:CN115236742A

    公开(公告)日:2022-10-25

    申请号:CN202210772138.8

    申请日:2022-06-30

    Abstract: 本发明提供一种冰层声信号拾取装置,包括柔性膜、声固耦合液、水听器、刚性外壳和数据传输单元。柔性膜具有高强度、耐磨损、耐低温、易形变的特点;声固耦合液具有低冰点,其特性阻抗与冰层相近;水听器既可以是标准声压水听器,也可以是矢量水听器;刚性外壳中包含电子舱、电池舱、信号处理舱等用于自身定位、姿态、信号处理及检测等电子模块;数据传输单元可以是有线传输也可以是无线传输。该设备可以用于极地中心冰区的声学研究,或作为冰下航行器定位与通信信号的接收基站,也可长期部署,进行水下非合作目标监测。

    一种便携式振动检波器冰层耦合架

    公开(公告)号:CN115220090A

    公开(公告)日:2022-10-21

    申请号:CN202210772147.7

    申请日:2022-06-30

    Abstract: 本发明的目的在于提供一种便携式振动检波器冰层耦合架,包括底座、螺纹杆、金属头,所述底座上表面开设上螺纹孔和圆孔,底座下表面开设下螺纹孔,螺纹杆通过上螺纹孔安装在底座上方,金属头通过下螺纹孔安装在底座下方。本发明由耦合架的镂空小孔渗出冻结液,使得耦合架与冰层固定效果更好,冻结速度也更快;螺纹杆的旋转调节,实现了振动检波器平衡调整;同时不同长度空心金属头,配合使用不同凝固点的冻结液,使得振动检波器布放场景更加广泛,大大的提高了实用性与普适性。

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