TRIZ被稱為發(fā)明問題解決理論,能幫助研發(fā)人員解決困難,打破思維定勢,排除產(chǎn)品或技術(shù)創(chuàng)新中的障礙,得到實(shí)際問題的全新解決方案。將TRIZ理論中的根原因分析法、沖突解決理論、技術(shù)進(jìn)化、物場模型分析與標(biāo)準(zhǔn)解、功能分析與裁剪等多種解決辦法引入到同時(shí)基水聲測距接收系統(tǒng)性能改進(jìn)中來,得到了10個解決方案,并確定了最終解。將最終解應(yīng)用于新系統(tǒng),接收系統(tǒng)的性能預(yù)期可望得到很大的改善,系統(tǒng)性的復(fù)雜程度將顯著降低,可靠性與可維護(hù)性則能明顯提高。也希望TRIZ理論可以在更多的技術(shù)領(lǐng)域得到應(yīng)用,解決實(shí)際問題。 

【文章來源】：聲學(xué)技術(shù). 2020,39(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

功能裁剪方案

論中的根原因分析法、沖突解決理論、技術(shù)進(jìn)化、物質(zhì)場與標(biāo)準(zhǔn)解、功能分析與裁剪等多種解決辦法引入到水聲測距接收系統(tǒng)性能改進(jìn)中來，以期改進(jìn)測距接收系統(tǒng)的性能。也希望TREZ理論可以在更多的技術(shù)領(lǐng)域得到應(yīng)用，解決實(shí)際問題。1問題描述按照TRIZ理論，首先，定義技術(shù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能，即：問題所在技術(shù)系統(tǒng)為水聲測距接收系統(tǒng)；該技術(shù)系統(tǒng)的功能為測量距離；實(shí)現(xiàn)該功能的約束有(1)測距信號發(fā)射端聲源級、(2)海洋背景噪聲級、(3)海洋聲傳播條件。其次，分析現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的工作原理，畫出現(xiàn)有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示[10]。圖1中水聲測距系統(tǒng)由發(fā)射端、接收端和上位機(jī)解算軟件構(gòu)成，其中發(fā)射端與接收端由全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem,GPS)授時(shí)同步，發(fā)射端安裝在被測目標(biāo)上，發(fā)射周期性的單頻脈沖信號(ContinuousWave,CW)；接收端位于測量船上，接收端由水聽器接收信號，經(jīng)電纜有線傳輸至接收機(jī)，接收機(jī)可分為硬件部分與軟件部分，硬件部分主要實(shí)現(xiàn)調(diào)理信號、濾波、放大與模數(shù)轉(zhuǎn)換(Analog-to-Digital,AD)，軟件部分主要實(shí)現(xiàn)預(yù)處理、信號檢測與時(shí)延估計(jì)、數(shù)據(jù)發(fā)送，接收端的主要功能是檢測測距信號并估計(jì)時(shí)延，將時(shí)延信息發(fā)送至上位機(jī)解算軟件；上位機(jī)解算軟件根據(jù)時(shí)延信息計(jì)算被測目標(biāo)距離并解算位置信息，在軟件上實(shí)時(shí)顯圖1水聲測距系統(tǒng)構(gòu)成示意圖[10]Fig.1Blockdiagramofunderwateracousticrangingsystem[10]示目標(biāo)航跡。最后，描述當(dāng)前技術(shù)系統(tǒng)存在的問題：信號幅值與發(fā)射端和接收端的距離有關(guān)，距離越近幅值越大，距離越遠(yuǎn)聲吸收與傳播損失越大，信號幅值越校信號檢測采用能量檢測的方式，即設(shè)置檢測門限來判斷信號有無。目前測距接收系統(tǒng)采用折衷的方法，選用合適的門限，在準(zhǔn)確估計(jì)的?

足作用；②接收機(jī)硬件濾波階數(shù)有限，目前采用的是高通濾波的方式，對噪聲的抑制作用不足；③接收機(jī)軟件信號檢測，不能完全滿足接收系統(tǒng)的性能要求，是不足作用；④接收機(jī)參數(shù)估計(jì)與信號檢測緊密相關(guān)，不能完全滿足接收系統(tǒng)的性能要求，是不足作用。充足的作用是設(shè)計(jì)者根據(jù)當(dāng)前需求確定的，以細(xì)實(shí)線表示。測距接收系統(tǒng)的充足作用主要包含：其余未提及的均為充足作用；過剩作用指功能是合理的，但超過了充足作用，以粗實(shí)線表示。本系統(tǒng)不包含過剩作用。(3)建立水聲測距接收系統(tǒng)的功能模型，如圖2所示[10]。圖2水聲測距系統(tǒng)的功能模型[10]Fig.2Functionmodelofunderwateracousticrangingsystem[10]3分析根原因并確定沖突區(qū)域所謂根原因，就是導(dǎo)致所關(guān)注問題發(fā)生的最基本的原因，該原因的消除不會再導(dǎo)致產(chǎn)生相同的問題。對技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行根原因分析，最終根原因歸結(jié)為系統(tǒng)中某些元件具有某種屬性或?qū)傩匀≈�。根原因分析圖如圖3所示。由根原因分析法得到的信號檢測與參數(shù)估計(jì)均采用經(jīng)驗(yàn)值為門限是可控的根本原因。在檢測信號與參數(shù)估計(jì)過程中，運(yùn)用到的參數(shù)包括海洋背影噪聲與測距發(fā)射端發(fā)射的測距信號，軟件預(yù)處理后，提取出被檢測信號的包絡(luò)，設(shè)置幅度門限與寬度門限，利用信號的能量與脈寬聯(lián)合判決。遠(yuǎn)距離處在高于背景噪聲條件下希望門限低，獲得足夠的作用距離，近距離處信噪比(SignaltoNoiseRatio,SNR)足夠用于檢測，希望獲得足夠的距離精度。由此確定的沖突區(qū)域如圖4所示。圖3根原因分析圖Fig.3Rootcauseanalysisdiagram圖4沖突區(qū)域Fig.4Conflictarea4可用資源與理想解分析分析系統(tǒng)的內(nèi)外部資源，其中水聽器的性能設(shè)計(jì)人員只能利用，但不能改進(jìn)，所以可用性分析結(jié)果為不可用，而接收機(jī)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]聲源定位中的時(shí)延估計(jì)方法研究[J]. 戎曉政,劉加.  電聲技術(shù). 2010(02)
[2]幾種基本時(shí)間延遲估計(jì)方法及其相互關(guān)系[J]. 邱天爽,王宏禹.  大連理工大學(xué)學(xué)報(bào). 1996(04)

碩士論文
[1]浮標(biāo)主動定位系統(tǒng)信道匹配策略研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 李超.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[2]基于DSP的被動聲納信號檢測技術(shù)應(yīng)用研究[D]. 張寶宜.西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3553640