水下小尺度目标宽带亮点回波建模及实验验证

准确、有效的目标回波模型是声纳目标,特别是小尺度目标探测与识别的基础.基于声纳目标亮点回波3参数模型以及时域特征分析在声纳目标探测与识别中的有效性,将反映目标回波时域特征的参量作为声纳目标回波模型的建模参数,优化了目标亮点回波模型.针对单频水声探测在小尺度目标识别中无法兼顾距离与精度的局限性,提出了基于频带划分算法的宽带回波模型建模方法,为水下小尺度目标的宽带探测与识别提供了理论基础.通过设计验证试验,将所建模型仿真数据与实物模型消声水池试验回波数据进行对比分析,结果表明,模型仿真回波与试验回波数据具有一致性,验证了所建回波模型的准确性与有效性.     

界面附近非刚性目标的高频回波特性研究

研究了界面附近非刚性目标的高频回波特性，给出了相应的计算形态函数和目标强度的Kirchhoff近似公式。计算对比了界面上非刚性和刚性球形目标以及自由空间中的刚性球形目标的形态函数和目标强度，结果表明：由于界面导致的附加回波的干涉影响，界面附近目标的回波幅值变大且起伏特性明显。界面附近目标采用吸声材料或透声材料后，将降低界面引入的附加回波的干扰，有利于沉底目标的隐身。     

无线电引信近场海背景特性试验研究

引信的低空性能是空空导弹超低空作战效能优劣的关键要素,特别是在近场海背景下,更需要对无线电引信的能力特性进行评估。本文基于多尺寸粗糙海面模型,运用物理光学法和物理绕射法及四道复合散射预测方法,首先建立了海面目标电磁散射场及复合散射回波的理论模型。接着,仿真分析了不同波段、不同海情、不同交会状况下,无线电引信的海背景回波,以及与目标的复合散射回波特性。最后,通过开展对海面的低空挂飞近距回波特性试验,以及对海面与目标复合的回波特性试验,获得无线电引信的海背景回波数据,并与仿真结果进行对比分析。结果显示,多普勒回波幅度仿真与实测结果基本一致。     

基于亮区-亮点模型的水下近场目标回波建模方法

考虑工作在近场区的水中兵器声探测系统目标特性建模的需求,提出了一种基于亮区-亮点模型的水下近场目标回波建模方法。本方法首先对目标物进行面元划分,使得每一个面元相对于换能器均工作在远场区,之后通过换能器的指向性确定目标物属于亮区的面元,最后应用亮点法对于每个面元的回波进行预测并叠加,最终获得水下近场目标物的回波信息。本文通过对椭球目标物进行建模,且模拟了其在侧弦90°入射和侧弦30°入射2种情况的回波,并与真实情况下回波信号进行对比,结果显示,采用该方法所建的模型在近场情况下可有效模拟回波的幅值、时延和脉宽等信息,并对于回波波形具有一定的模拟精度。     

宽频带水声信号目标回波建模与仿真研究

宽频带信号的目标回波携有的目标信息量大,混响背景相关性弱,有利于目标检测、参量估计和目标特征提取,可实现目标的精确测距和测速以及目标识别。该文对宽频带水声信号目标声回波特性进行了研究,给出了海洋传输信道和目标散射信道的系统函数,在此基础上建立了宽频带目标回波模型,并进行了计算机仿真,仿真结果也显示了回波信号携有目标信息量大的特性。     

飞机目标雷达回波分析

文中分析了表征机动目标运动模型的主要参数,提出了飞机目标回波模型的建立方法,并对回波的模拟进行了分析,对进一步研究机动目标和雷达回波有较强的工程应用价值.     

微波引信体目标模拟系统的设计

介绍了一种微波PD引信体目标模拟系统,它基于数字储频技术(DRFM)构建,采用数学建模法建立仿真模型,能模拟弹目交会时引信的体目标回波信号,并对模拟系统仿真结果与实物交会仿真结果进行了对比分析.     

基于RCS数据重构调频步进雷达动态目标回波

调频步进雷达波形通常具有大带宽,由目标逐个频点的RCS电磁计算数据直接重构雷达回波,面临计算量巨大且高速运动目标回波难以实时计算的问题。基于线性雷达目标理论和FFT内插方法,提出了一种调频步进雷达动态目标回波信号生成的新方法,重点解决chirp信号子脉冲高速运动目标回波的实时生成问题。仿真实验验证了算法的有效性。     

基于方位走向的潜艇亮点分布特征提取与仿真

针对传统的潜艇目标回波亮点特征提取方法,只计算有限个峰值点处的方位值来分析目标亮点特征,存在鲁棒性较差的不足,本文基于目标回波与背景干扰相比幅值较大,子回波所体现的方位/距离信息相近等特征,同时结合双通道短时互谱法,提出了一种基于方位走向的潜艇目标回波亮点特征提取方法.首先,采用双通道短时互谱法提取目标回波方位走向特征.然后,通过采用能量判决和利用子回波方位/距离信息,对子回波序列进行分类,从而得到潜艇目标回波亮点的空间分布特征.经仿真验证,该方法与传统方法相比具有更好的鲁棒性.本文的研究结果可为分析潜艇目标声学特性与水声对抗提供参考.     

某型炮瞄雷达高速目标告警装置设计

针对炮瞄雷达无法识别出发射后的高速目标并提供告警提示的问题,设计了一个高速目标告警装置。根据高速目标回波包络为一正弦信号的结论,提出了回波采集和目标识别的解决方案和算法,设计了回波采集模块和目标识别模块,实现了回波信号的按需采集和高速目标的识别问题。经试验验证,该装置可以检测出高速目标信号,并通过报警器提供告警。     

水下目标回波亮点高分辨方位估计与仿真

水下目标回波亮点识别技术是现代声纳系统与水声对抗的一个极为重要的组成部分。基于单源方位精估的短脉冲切割方法,对于发射信号为长脉冲以及正横中轴方位下的目标回波亮点方位估计效果较差。因此研究基于多源的水下目标回波亮点高分辨方位估计方法具有重要的应用价值。本文重点研究了水下目标回波亮点高分辨方位估计方法,首先采用基于共轭倒序阵盖氏圆准则的方法对目标回波进行解相干和亮点数估计,然后在此基础上进行目标回波空间谱估计以获得目标亮点的方位。在具体仿真过程中,采用板块元散射方法仿真目标回波,并在此基础上进行高分辨方位估计,取得了较好的仿真效果。结果表明,本文的研究对于正横中轴方位的潜艇目标识别具有一定的应用价值。     

修正空时自适应处理在水下自导系统中的应用

为了将空时自适应处理（STAP）抑制杂波的理论应用于水下环境,从而解决浅水抗混响问题,提出了应用于水下自导系统的修正空时自适应方法。结合雷达目标回波模型分析了空时自适应的原理;比较了雷达和水下自导系统目标回波模型,针对水下自导系统目标模型和混响空-时耦合项对空时自适应方法进行修正,并提出了应用空时耦合导向矢量进行空时处理;将该修正方法用于最优处理和目标检测。仿真结果表明,修正空时自适应方法有利于水下目标检测,应用空-时耦合导向矢量有助于提高目标方位估计能力。     

潜舰导弹被动声纳引导攻击研究

分析了潜艇被动声纳在存在会聚区条件下的远程探测能力，探讨了单站纯方位目标定位的方法和被动声纳引导下导弹攻击的实现问题。     

浅水低频主动声呐数据的探测和跟踪技术

低频主动声呐(LFAS)系统受到浅海海域混响的影响。声音与海底的相互作用引起大量的声呐接触,从而导致高虚警率。提出了一种能够减少由静止物体或噪音引起的声呐接触的分类运算法则,该分类运算法则用于收集海上试验数据。运用接收器工作特性曲线来评价该运算法则的性能。此外,在对数据进行分类计算前后,采用多假设跟踪算法处理。     

基于修正亮点模型的水下体目标建模技术

主动声纳照射水下复杂目标时,目标各部分将互相落到彼此沿声线照射方向上的投影区内,出现相互遮挡现象,导致预报模型失真。针对这一问题,基于光学照射投影原理,引入了遮挡系数的概念。通过对各部件间遮挡系数的推导,提出了一种简单易行的遮挡问题解决方法,对原有潜艇亮点模型进行了修正。仿真结果表明,修正亮点模型能够更加真实的反映潜艇回波情况,试验数据也验证了模型的有效性。     

多通道声纳信号预处理系统设计

模拟预处理系统是声纳接收机的重要组成部分,为了解决声纳回波信号微弱多变等问题,设计了一款高精度、多通道模拟预处理系统,给出了系统整体框图,分析了其工作原理,并详细介绍了各部分电路。该系统采用压控放大器VCA810设计自动增益控制,实现了±40 dB范围内输入信号的线性、无失真以及恒定输出,并通过截止频率可变的开关电容滤波器实现宽带滤波,且滤波器通频带可通过拨码开关控制,灵活可调。该系统具有体积小、低噪声、低功耗及动态范围大等特点,经试验验证可满足设计要求。     

T2-R型多基地声纳定位精度研究

建立一种T²-R型多基地声纳定位的几何模型,提出利用时间-方位信息进行目标定位（MTBL)算法,并给出算法定位误差的几何分布。通过数值仿真,重点研究了基线长度、声源配置和测量误差对算法定位精度的影响,并对其他影响因素也作了定性分析。仿真分析结果表明：随着基线长度增加,大部分区域定位精度提高;在一定的声源配置方式下,算法精度对时间测量误差比较敏感,而方位测量误差对定位精度影响较小;合理进行声源配置,可以提高探测区域的平均定位精度。该研究为T²-R型多基地声纳的水下定位提供了理论依据。     

配备拖曳声纳的舰机联合反潜应用

讨论使用拖曳声纳时一些可行的编队反潜模式，并通过合理想定，针对典型海区及典型水声环境，重点讨论单舰拖曳声纳发现目标后引导舰载直升机时的航路选择。拖曳声纳可远程发现，单舰反潜时，发现目标后可由水面舰艇完成初步定位后引导直升机完成二次定位；兵力允许情况下，可采用编队反潜。拖曳舰发现目标后，指挥员应合理安排攻击顺序，尤其是在远程发现时，应先引导载机／他舰与目标实现接触，再视情相互引导完成攻击。     

不确实波导环境下基于子空间建模的恒虚警检测方法

浅海主动声纳检测与估计面临的主要问题是不确实浅海信道导致的回波信号不确实和混响干扰。为此，本文提出一种子空间回波信号的恒虚警( CFAR)检测与估计方法：对不确实浅海波导中的回波信号采用子空间信号建模方法；将混响干扰建模为一种类信号干扰，基于广义似然比检验( GLRT)的思想，将混响相关矩阵的最大似然估计代入到似然比检测中，由于GLRT具有恒虚警特性，最终得到子空间回波信号的恒虚警检测器。通过仿真和实际数据处理分析表明，这种子空间回波信号恒虚警检测器对不确实信道具有很好的相干匹配能力，对信道不确实性具有较好的宽容性，能得到较好的脉冲压缩效果，提高目标位置估计精度。较之常规匹配滤波器，其检测性能可提高1—2.5 dB.     

含悬浮泥沙颗粒水介质的声吸收实验研究

混浊海水的声吸收系数对水声探测设备工作性能的影响很大。设计并制造了一套声吸收实验测量系统,利用混响法测量了频率为20~60 kHz混浊海水的声吸收系数。当混浊海水中悬浮泥沙颗粒的浓度小于110 mg/L时,混浊海水的声吸收系数与纯净海水的声吸收系数差别较小,混浊海水中引起吸收的主要成份是电解质硫酸镁;当悬浮泥沙颗粒的浓度超过140 mg/L时,悬浮泥沙颗粒引起的声吸收已非常明显,混浊海水的声吸收系数最大为纯净海水声吸收系数的2倍。实验结果表明,混浊海水的声吸收系数近似与悬浮泥沙颗粒的浓度成正比,与频率的平方成正比。该研究成果可对混浊海水中声纳探测系统设计、声纳探测距离确定以及声纳性能的评估提供一定的参考。