光纤光栅水听器拖曳线列阵湖上动态拖曳试验研究

为评估光纤光栅水听器拖曳线列阵基本声学性能及其抗加速度和抗流噪声能力，研制了光纤光栅水听器拖曳线列阵湖试样阵。详细描述了光纤光栅水听器拖曳线列阵湖试样阵的结构，介绍了光纤光栅水听器拖曳线列阵湖上动态拖曳试验系统组成、试验方法和结果，分析了试验数据，试验结果显示超细缆径的光纤光栅水听器拖曳线列阵在动态拖曳条件下，接收的单频信号具有40dB左右的信噪比，展现了在鱼雷等小平台上实现拖曳指导的应用前景。     

本舰机动分辨目标左右舷建模与仿真

为研究本舰机动分辨目标左右舷的转向角度,分析了本舰机动分辨目标左右舷推理规则可能存在的误判问题.综合考虑敌我运动和转向时间等因素,建立了本舰机动分辨目标左右舷的细化模型.仿真结果表明,本舰转向方向与目标所处舷角方向相反时,分辨目标左右舷所需的转向角度较小;反之,则需较大的转向角.最后,根据仿真结果,利用1stOpt软件进行拟合得到本舰转向后目标舷角最大值和最小值的多项式表达式,并完善了本舰机动的推理规则以更加可靠地判断目标左右舷.     

矢量阵改进常规波束形成

针对常规Bartlett波束形成无法充分发挥矢量阵抗干扰性能的问题,提出基于声压振速联合处理的矢量阵改进Bartlett波束形成方法.推导了该波束形成器的解析表达式,给出其方位谱计算方法,定义了左右舷模糊抑制增益用于分析两种方法单边指向性能.声压振速联合处理能够更好地抑制噪声使得改进方法旁瓣更低、左右舷模糊抑制性能更好...     

一种基于拖曳线列阵的鱼雷弹道技术研究

拖曳线列阵已被广泛应用于各类舰船。因拖曳线列阵的工作频率低、利于线谱检测等优点,提出一种基于拖曳线列阵的弹道技术。当拖曳线列阵用于鱼雷进行目标搜索时,需要重新考虑传统鱼雷自导探测弹道设计。考虑到拖曳列阵的探测特点,结合鱼雷的搜索模式,提出了一种充分利用拖曳线列阵特点的鱼雷弹道设计方法,以提高鱼雷打击命中率。     

基于拖曳线列阵声纳的潜艇武器发射噪声监测仿真研究

为了轻便快捷地获取潜艇发射雷弹时的辐射噪声,基于潜艇"水放"操纵训练理论,设计了通过本艇进行回转机动利用艇载拖曳线列阵声纳测量的方案.基于试验的实际情况,根据潜艇拖曳阵模型,仿真生成了各水听器阵元与本艇的位置关系;根据噪声源理论模型分析产生雷弹发射模拟噪声,利用SαS分布模拟武器发射冲击噪声,仿真分析模拟噪声在海洋环境中的传播衰减,对阵元信号分别利用最小方差无畸变响应法(MVDR)、空间平滑MVDR以及适应子带的波束域多重信号分类(BMUSIC)算法进行信号处理,得到发射噪声的声源级、频谱结构和方位.仿真结果表明.试验设计方案在减少测量成本、简化试验保障条件的基础上,实现分离发射噪声和潜艇辐射噪声的目标,可以获取开展发射装置减振降噪研究的发射噪声数据.     

拖曳线列阵呼吸波测量技术研究

介绍在实验室条件下拖曳线列阵呼吸波的测量技术。充满液体的拖曳线列阵悬置在水池中,在其端部实施纵向激励,则在拖曳线列阵护套内将产生由扩展波和呼吸波组成的纵波场。给出了在拖曳线列阵护套中扩展波和呼吸波的波动方程以及测量扩展波波速和呼吸波波速的实验方法。     

拖曳线列阵鱼雷自导系统

拖曳线列阵鱼雷自导系统是鱼雷自导发展的重要方向之一。本文提出了拖曳线列阵鱼雷自导系统的系统框架结构,讨论了布阵和信号处理方法。同时初步讨论了系统性能评价问题。     

矢量水听器相关性噪声的数值仿真方法

矢量水听器阵列优化设计、性能分析和信号处理系统仿真中,需要知道阵列输出噪声的协方差矩阵等信息。分析了各向同性噪声场中矢量水听器的相关性,得出了矢量水听器的自相关和互相关函数的一般表达式。结合概率分析,给出了一种简单的各向同性噪声场的数值仿真方法。仿真结果表明,文中所给方法产生的矢量水听器噪声的相关性与理论值吻合良好,可为矢量水听器阵列的优化设计和矢量阵列信号处理系统的仿真分析提供准确的数值噪声。     

双线阵的CTA算法研究

在远场目标的假设前提下，研究了双线阵的CTA算法。推导了理想状态下双线阵常规波束形成的方向指向性函数，分析了理想状态下双线阵延时相加和延时相减两种常规波束形成方法左右舷分辨性能。针对传统的双线阵波束形成方法延时相加和延时相减波束形成空间分辨性能差，而传统的高分辨方法一最小方差无畸变响应( MVDR)计算量大、不易在实际系统得到应用的事实，提出双线阵子阵算法，并给出了双线阵CTA算法的表达式和信号处理流程图。理论研究表明：子阵算法尤其是基于延时相加的CTA算法具有计算量小、波束窄、空间分辨性能好而且还有很好的左右舷分辨性能。最后海试数据验证了理论分析结果的正确性。     

基于对潜防御航母编队反潜舰阵位配置模型

基于航母编队对潜防御建立反潜舰阵位配置模型,需要立足于拖曳线列阵声纳使用和航母编队作战特点。 针对拖曳线列阵声纳使用,提出相邻反潜舰最小间距确定方法和弥补盲区措施;针对反潜舰在航渡和综合作战区中 承担的任务,运用解析法建立反潜舰阵位配置模型。在此基础上,通过设定合理参数进行仿真分析验证模型。结果 表明,该模型能为航母编队反潜舰阵位配置提供理论参考。     

单矢量水听器时空变换技术研究

提出了一种基于单矢量水听器的信号处理新技术。方法通过对单矢量水听器各通道时域采样数据进行分解,将单矢量水听器等效虚拟为具有空间孔径的半波均匀直线阵。与单矢量水听器相比,虚拟后的阵列具有更窄的空域指向性波束。利用虚拟阵列的快拍数据可完成对空间目标方位估计,且可对宽带和窄带信号在频率或时域进行处理。新方法无需进行阵列流型的校正,因而具有更强的鲁棒性。理论分析和计算机仿真表明,在各向同性噪声场中,对于窄带或宽带目标,新方法具有比单矢量水听器MUSIC算法更好的方位估计性能。湖上试验验证了算法的有效性。     

基于多通道差分的自适应噪声抵消方法

水下航行器舷侧阵的自噪声是影响其弱信号检测能力的主要因素。为减小其影响，通常除了采用物理降噪、主动降噪等方法外都还采用自适应噪声抵消技术。由于自噪声产生和传播的复杂性，以噪声源附近加速度计输出作为参考信号的自适应噪声抵消效果较差。考虑到自噪声和远程目标信号空间的差异性，充分利用阵列上不同位置水听器接收到的信息，本文提出了多通道输出延时求差形成多路参考信号的自适应抵消方法-MD-ANC方法。湖试结果表明，该方法噪声抵消效果显著而且实现方便。在同样的实验环境下，最低检测信噪比相对于未经处理的降低了约4—5 dB；波束形成后，信噪比提高3～5 dB.     

水听器阵列定位中的时延估计方法研究

针对水下定位过程中时延估计计算量大,难以实时实现的问题,提出了一种适用于水听器阵列水下定位系统的互相关时延估计方法;该方法根据瞬时相干函数的计算结果确定是否更新时延估计值,根据水听器阵列拓扑结构限定最大时延范围减少互相关函数的运算次数,降低了时延估计的计算复杂度;仿真分析验证了所提方法的有效性.     

匹配场噪声抑制的稳健方法

由于拖船噪声是一种具有多途角扩展的宽带相干强干扰,拖船噪声抑制是拖线阵声呐系统中的关键技术之一。根据最优传感器阵列处理和匹配场处理的概念,提出两种稳健的匹配场噪声抑制方法：多约束匹配场噪声抑制和匹配场波束形成后噪声抑制。理论与仿真分析均表明,稳健的匹配场噪声抑制方法比常规波束形成器、最小方差无失真响应波束形成器、以及以往的匹配场噪声抑制方法具有更优越的性能。     

某型拖曳接收换能器的改进研究

为提高拖曳接收换能器的灵敏度,对该换能器的性能进行改进研究。对拖曳接收换能器的电声性能进行有限元仿真,将原拖曳接收换能器内有机玻璃盖板替换为铜质盖板及在压电陶瓷圆管内增加软木橡胶背衬,并对改进前后的性能进行对比分析。结果表明,改进后的拖曳接收换能器的灵敏度起伏在4 dB以内,且指向性特性没有明显变化。通过改进设计后,能大幅减小换能器的灵敏度起伏,可简化后级处理电路,同时提高系统的动态范围。     

采用等距ニ元矢量水听器直线阵的ニ维波达方向估计

为了减小传统四元矢量水听器阵的尺寸和减少冗余阵元，提出了采用等距二元矢量水听器直线阵的二维波达方向( DOA)估计方法。每个阵元（矢量水听器）由空间共点的一个声压水听器和一个振速水听器构成。其中声压水听器阵可以被划分为2个子阵，它们构成旋转对，旋转因子为包含某一轴方向余弦信息的相位延迟因子。振速水听器阵可以被划分为2个子阵，它与声压水听器阵构成旋转对，旋转因子为另一轴方向余弦。基于旋转子空间不变法( ESPRIT)的思想，采用并行总体最小二乘(TLS)矩阵束方法实现对旋转因子的估计和自动配对，从而实现二维DOA佶计。计算机仿真实验结果证明了该方法的有效性。     

基于非对称模型的欠驱动无人海洋运载器轨迹跟踪控制

研究一类欠驱动无人海洋运载器（UMV）的轨迹跟踪控制问题,提出了一种基于非对称模型的积分反步控制方法。建立了非完全对称（左右对称、前后不对称）的欠驱动UMV水平面运动模型,考虑了系统阻尼系数矩阵和惯性系数矩阵非对角线元素存在非零项的问题;通过设计虚拟状态和控制输入反馈变换,解决了UMV轨迹跟踪控制过程中存在的角速度持续激励问题,得到了直线轨迹和曲线轨迹通用的跟踪控制器;在轨迹跟踪控制器当中引入跟踪误差的积分项,提高了UMV系统的全局稳定收敛速度,基于Barbalat引理和Lyapunov稳定性理论分析了系统的稳定性。借助实验室半物理仿真平台进行仿真实验,与传统基于对称模型的控制算法对比,体现出了基于非对称模型的欠驱动UMV轨迹跟踪控制方法的优越性。