水下空气腔角反射器声散射特性

针对水下金属板角反射器目标强度低、具有明显的频率特性等不足,设计了一种新的弹性空气腔角反射器。采用结构有限元耦合流体边界元法,对水下空气腔角反射器和单层金属薄板角反射器的声散射特性进行仿真计算和对比,分析了入射波频率为5～15 kHz范围内,平板厚度、入射角度等因素对不同类型角反射器目标强度的影响及其散射机理并进行了实验验证。研究结果表明：空气腔角反射器散射强度大,无明显的频率特性,去耦作用明显;空气腔角反射器声散射仿真结果和消声水池实测数据进行对比,二者基本一致;相比笨重且回波强度较弱的单层金属板角反射器,空气腔角反射器具有更优的反声性能和更轻的质量,是理想的水下声反射装置。     

水下弹性角反射器声散射特性

计算水下弹性角反射器声散射问题,需要考虑声波多次散射以及结构和水的流固耦合作用。针对现有水下弹性角反射器声散射特性分析方法的不足,利用结构有限元耦合流体间接边界元法对水下弹性角反射器的远场散射声场进行仿真计算。分析了入射波频率为5.0～20.0 kHz范围内,平板材料、厚度、入射角度及角反射器类型等因素对目标强度的影响及其散射机理。结果表明：水下弹性角反射器的散射声场具有很强的频率特性,且随材料、平板厚度和入射波频率的变化而改变;多次散射波对角反射器的反向散射声场具有重要贡献,仿真数据和实测数据基本一致。进一步提出了角反射器结构设计和优化方法,为水下无源声反射器的论证与设计提供了理论参考依据。     

水下航行体分片参数化多亮点声散射预报方法研究

针对现有亮点模型预报水下航行体声散射特性精细程度不高的问题,建立能反映水下航行体真实线型以及精细声散射特征的亮点模型。采用线性插值算法和分割目标方法建立指挥台和艉部的参数化亮点模型,并采用板块元方法对建模结果进行验证。对包含指挥台和艉部在内的Benchmark潜艇模型声散射特性开展建模研究,并与BASIS方法的标准解进行对比。通过开展Benchmark缩比潜艇模型声散射湖上试验,获取Benchmark缩比潜艇模型目标强度测量结果,并与亮点模型方法进行对比。研究结果表明,建立的指挥台和艉部参数化亮点模型是准确的,将各部件的空间相位信息考虑在内,亮点模型能够预报水下航行体的精细声散射特征。研究结果对水下目标声散射快速预报具有一定的参考价值,在快速时域回波预报方面应用前景广阔。     

基于Kirchhoff近似法的目标声散射场仿真

对经典的Kirchhoff公式作一定的假设,得到收发合置情况下的近似Kirchhoff公式,进一步对球体目标声散射场进行求解。在MATLAB平台下,仿真出目标声散射场的相关曲线,并对声散射场与作用距离和入射波频率的关系进行了对比分析。应用表明,结论对于水下掩埋目标探测与识别的研究具有一定实用价值。     

基于FEKO的非合作目标动态极化散射特性实时仿真

针对非合作目标动态测量难以开展的问题,研究了基于FEKO的雷达目标动态极化散射特性实时仿真方法.首先给出了随时间变化的方位角和俯仰角的求解公式,然后介绍了利用FEKO实时仿真计算目标动态极化散射矩阵的方法及其步骤.仿真结果表明,机动目标的动态极化散射特性敏感于雷达视线角,雷达视线角变化越剧烈,插值法获得的极化数据越偏离实时仿真数据.验证了该实时仿真方法的有效性和准确性.     

应用有限元-边界积分方程法分析介质涂敷二维导体柱的电磁散射特性

文中采用有限元-边界积分方程混合方法分析复杂目标的电磁散射特性.以一个介质涂敷二维导体柱为例,讨论了二维有限元-边界积分方程公式的建立以及相应的数值方法.所得结果与其它文献中的精确结果比较,吻合很好.     

基于沿海声层析技术的水下目标探测技术

针对难以对水下目标进行快速有效探测的难题,利用声层析的方法观测域内的水下目标尾流分布及其随 时间演变过程,通过流场变化以实现对水下目标的探测。通过沿海声层析(coastal acoustic tomography,CAT)5 站声 同步传输观测试验,获得双向声传播时间数据,进行流场分布反演;利用3 维反演方法观测得到自主式水下潜器 (autonomous underwater vehicle,AUV)潜航所在深度的水平流场演变过程,反演结果与直接计算的路径平均流速基 本吻合;实验过程中,鱼雷型水下机器人经过后流场产生明显波动,声学多普勒流速剖面仪(acoustic doppler velocity profiler,ADCP)与CAT 观测结果分别为1.57, 1.43 m/s。结果表明：利用CAT 方法在小尺度区域内观测探测AUV 目 标取得的成功,为后续的观测实验打下了基础。     

基于甚低频声干涉结构的目标径向运动速度估计

为探测安静型潜艇,宜利用其50Hz以下的共振线谱声辐射。采用双水听器声压互谱无功分量和单矢量传感器垂直复声强有功分量2种时空变换获得了线谱声场较简明的干涉结构。以此为物理基础,利用建模或有效深度近似模型预报水平相干距离,并基于干涉结构测量目标渡越一个水平相干距离尺度的时间,实现对目标径向运动速度的估计。仿真研究表明:声速剖面、海底存在吸收和存在剪切波等方面不影响干涉结构的周期变化,验证了甚低频声场稳定的相干性;建模及有效深度近似2种方法均能获得足够精度的径向运动速度估计。     

声尾流自导系统接收信号模型研究

研究了利用尾流回波信号、海面混响和航行噪声的声学模型生成作用于反舰自导接收通道时域信号的方法，并用上述声学模型，以国外对驱逐舰尾流气泡浓度测量数据和选取的自导参数为依据进行了定量计算，得到的波形与实航记录的波形相比具有一致性。研究结果可为电子注入式声尾流自导半实物仿真系统的信号生成提供依据。     

矩形板在临界频率处的声辐射特性分析

首先建立无限大薄板的声辐射模型,分析其在不同振动频率下的声辐射效率,进而分析有限大矩形板的声辐射效率随激振频率的变化规律,并从相元的角度探究矩形平板在临界频率附近的声辐射效率趋近于1的原因。结果表明,若将板表面划分成活塞小单元,随着频率的增大,对声辐射贡献的活塞单元越多,所以高频时结构的声辐射效率趋近于1。     

对抗条件下浮标基水声定位技术研究

浮标基定位系统利用水声侦察信号对待测目标进行定位时,时延测量精度是系统定位精度的关键因素。在非水声对抗条件下,传统的信号检测手段与分群开窗相结合的方法可以准确测得直达声信号时延并对待测目标精确定位,但在水声对抗情况下,由于对抗器材模拟回波的存在,传统方法的定位精度下降,甚至不能正确定位。针对这种情况,本文提出了一种基于时延匹配及信号多普勒的侦察信号辨识方法。理论分析与仿真结果证明,该方法有效可行。     

基于时延的被动声探测阵列综合仿真比较

智能雷弹通过对空中目标噪声信号的探测处理来得到目标方位，传声器阵列是雷弹声探测的工具，它的形式直接影响到定位的算法和精度。现有的阵形主要为平面四元阵、立体四元阵和立体五元阵，文中在分析了影响定位精度的几种因素后，在综合考虑误差影响的情况下对阵形进行了仿真对比，结果表明立体阵相比平面阵在俯仰角估计精度上有较大提高，受安装和有效风速影响小，性能优于平面阵。     

基于多亮点模型的目标回波信号在水声对抗仿真系统中的应用

研究了水下目标回波信号多亮点模型的仿真实现问题，提出了一种能够满足水声对抗试验仿真系统实时性要求的目标亮点三参数求解方法，计算机仿真结果验证了文中所采用的理论模型的正确性和文中处理方法的有效性。     

基于散射中心模型的典型目标宽带雷达回波仿真

分析宽带雷达条件下目标的散射特性,由局部性定理可知扩展目标的电磁散射特性可由不同散射中心表示。采用基于几何绕射理论的GTD散射中心模型描述目标高频电磁散射特性,提取散射中心参数,给出宽带雷达目标回波仿真方法,将目标散射特性与雷达发射信号进行计算得到典型目标基带回波信号。以某战机为例,利用提取的散射中心参数,重构宽带雷达目标回波信号,并对模拟的回波信号匹配滤波得到目标一维距离像。分析了一维距离像的展宽与偏移并得到精确一维距离像,该距离像真实地反映了目标散射中心的距离信息和归一化幅度信息。