第一讲 声纳 穿透水层-声呐和声场环境
1.声呐与雷达探测性能的比较
速度:雷达 30w km/s
声波 1.5 km/s
声搜索速度 慢
声图像 模糊
信息处理流程 海陆空是相通的
传感器 捕捉到电信号 进行处理
2.声呐发展简史
压电换能器的出现
二次世界大战 潜水艇的出现
3.现代声呐技术的几个发展方向
1.低频 大功率
2.先进的信号处理技术
3.水声通信和声呐组网技术
4.被动声呐技术
5.低频主动声呐技术
4.现代声呐发展的应用和需求
对国家的领土完整很重要,对海洋物质资源的勘探开发和利用,对海洋环境的保护
第二讲 声呐与声场环境的关系
1.声呐是一种可用来进行水下探测、导航、定位的设备,它利用声波作为信息载体,实习现
对水下目标信息的主动或被动感知。
2.海水中各点处的声速,受该点处温度、盐度、和压力的影响而不同:
温度每增加1℃ ,声速增加4.2m/ s
盐度每增加1% ,声速增加1.3m/ s
压力每增加1atm,声速增加17m/s
温度随着深度的增加而降低,到了深海温度变化不大 盐度和压力还在增加,声速随着深度的曲线如图,
开始的时候先向下(速度增大),后又升高(速度降低)
海水对声波还有一定的吸收,随着频率的增加有不同程度的吸收
水声信道可以看做是时变、空变的滤波器
3.水声信道的特性
1.多途效应(发出一个信号,收到多个信号)
2.频散效应(收到的脉冲信号是发送的脉冲信号的畸变,变化有一定的规律需要处理)
3.(碰到海底倾斜时)声传播方向偏转
4.(浅海传播)产生低频截止的现象
5.(深海传播)会聚现象
第三讲 声呐信号处理
声呐信号的处理是海洋环境和声场声传播,声呐信号处理要针对不同的海洋环境和不同的声场传播条件实现各种复杂的多样的任务和功能
声呐信号处理的本质:信息的变换和提取
经典声呐信号处理可以完成:
目标探测、目标定位、目标识别
目标探测:是利用目标自身发出的声波(自身的噪声或主动发出的声信号)或目标的回波来确定目标的存在。
目标定位:是利用上述声波确定目标的位置,包括目标的距离、方位及深度等。
目标识别:是区分目标的类型和性质,如大小、目标真假、舰船或者潜艇。
按照方式分,声呐可以分为主动声呐和被动声呐
环境噪声与风速、海况、和航运都有关系。
可通过主动声呐和被动声呐拾取信息,根据干扰的不同可以知道所需要的特征量蕴含在哪些信息当中,我们需要对抗的干扰又有哪些
声呐信号处理的难题:
1.水声信号带宽窄、数据传输速度低,声呐搜索速度慢
声波在海水中声传播衰减的示意图,横轴:声波的频率 纵轴:衰减系数
由公式可以看出声波在海水中的衰减系数与平方成正比
所以在声呐信号处理中能使用的频率是非常有限的,即使用的带宽B是非常有限的
所以能获得的时间增益是有限的
2.波束扩展引起分辨力减低
如何获得更窄的波束,提高他的分辨率
3.声呐性能受到环境的影响大
声呐信号处理必须要依据具体的物理条件,选取适合的信号处理方法
4.声呐性能受到安装平台的限制和影响大
5.声呐目标及其信息的种类多,特征复杂