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低虚警水声遥控触发系统研究

赵智勇  
【摘要】:水声遥控触发系统尤其是遥控爆炸的系统,要求有极高的安全性,即要求极低的虚警概率和较高的检测概率,水声遥控触发系统利用现代声纳工作原理,由发射机发射一组编码声信号,经水介质传输一定作用距离后,达到接收装置并可靠地触发装置动作。该套装置工作时,由水下运载器将带引信的炸药放置到预定地点,然后运载器向远离投放地点行驶,到达安全距离后,由操作者发射声触发信号引爆炸药。该系统由一台发射装置和一台接收声引信装置组成,发射装置包含发射换能器、电源、发射信号产生器、功放,接收装置包含接收水听器、电源、信号处理器。本系统要求在距离大于1Km时,可安全触发装置动作,其接收机虚警达到了10-10,接收机检测概率不小于90%。 本文首先从理论上理解低虚警概率实现的本质,不同的DT计算公式,对应不同的检测方法,其本质是对应的检测对象的概率密度函数不同。随着数字信号处理的快速发展,多对信号进行频域检测,对不同检测方法,对应不同检测阈,推导分析了频域中虚警概率与检测阈之间的关系,并进行了仿真分析,验证了推导结果的正确性。 从工程需求出发,根据要求的作用距离和环境噪音情况,利用声纳方程,合理高效设计系统,根据虚警概率和检测概率,选定检测指数,由于虚警概率极低,仅靠单频单脉冲难以达到指标要求,考虑采用四频编码形式,可以满足要求。因为待检信号为已知信号,为获取最大的接收机处理增益,拟采用匹配滤波器或与信号等长的滑动FFT窗口对信号进行匹配处理。为降低最小可检测信噪比,适当增加信号长度。考虑多途效应的影响,在不同深度、不同距离、不同时间上的信号存在起伏,设计中,我们为此保留足够的裕量设定声源级。系统设计后,对性能指标进行了预计和评估,能满足需求。 最后通过了样机湖泊试验,在触发装置接收水听器附近发射干扰信号,考核了其抗干扰性能,虚警能满足要求。在规定距离上对其整个系统进行了发射和接收试验,系统能可靠地检测触发信号,检测概率能满足要求。同时采集了数据进行分析评估,结果表明该水声遥控触发系统有效地实现了远距离安全触发的目标。


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