跃变层对主动声纳搜潜概率影响仿真研究

结合潜艇利用跃变层规避主动声纳探测的战术背景,对跃变层对主动声纳的搜潜概率影响进行了研究．建立了主动声纳搜潜的数学模型,利用平滑平均声场理论估算了跃变层时的声传播损失,推导了主动声纳的探测概率公式,分析了跃变层深度、厚度及声速跃变差对主动声纳搜潜概率的影响,并进行了仿真．结果表明：跃变层对主动声纳的搜潜概率有明显影响．     

跃变层对主动声纳搜潜概率影响仿真研究

结合潜艇利用跃变层规避主动声纳探测的战术背景,对跃变层对主动声纳的搜潜概率影响进行了研究.建立了主动声纳搜潜的数学模型,利用平滑平均声场理论估算了跃变层时的声传播损失,推导了主动声纳的探测概率公式,分析了跃变层深度、厚度及声速跃变差对主动声纳搜潜概率的影响,并进行了仿真.结果表明:跃变层对主动声纳的搜潜概率有明显影响.     

噪声干扰器压制声纳效果分析

噪声干扰器是一种压制性干扰器材,可用来对抗主被动声纳的搜索、跟踪.以压制后声纳的作用距离与压制前声纳的作用距离的比值为变化量,建立了噪声干扰器压制声纳的压制区域计算方法,定义了捷径曲线函数,并建立了捷径曲线函数和有效搜索宽度计算模型,通过计算压制前后有效搜索宽度的变化和噪声干扰器在不同位置有效搜索宽度的变化,可以对噪声...     

浅海声速剖面对吊放声纳探测距离的影响

吊放声纳的作用距离不仅和自身设备性能有关,还和海洋水声环境特性及吊放声纳入水深度有着密切的关系.本文阐述了浅海不同声速剖面中的声传播特性,通过仿真声线轨迹分析了几种典型的浅海声速剖面对声传播的影响.通过对声纳、水声环境以及目标的模型化计算,利用射线模型仿真了几种不同声速剖面情况下吊放声纳的主动作用距离.分析了吊放声纳入...     

潜艇规避对被动声纳浮标作战效能的影响

根据被动声纳浮标搜潜的工作过程,对潜艇规避对被动声纳浮标作战效能的影响进行了研究.建立了被动声纳浮标的数学检测模型,利用浅海平滑平均声场理论推导了潜艇深度变化后浮标的探测范围,从检测概率和探测距离两个方面研究了潜艇采用不同规避航速、航深、以及海况对浮标作战效能的影响.仿真结果表明:在一定条件下,潜艇采用合适的规避策略,会显著降低被动声纳浮标的作战效能.     

噪声干扰器对抗声呐使用效果分析与使用方法探讨

噪声干扰器是一种宽带大功率压制性干扰器材 ,可用来对抗主、被动声呐跟踪 ,还可对抗声自导鱼雷的攻击。文章在分析噪声干扰器工作机理基础上 ,以假想潜艇携带噪声干扰器对抗声呐为例 ,通过仿真计算 ,分析噪声干扰器对抗声呐的使用效果 ,并对噪声干扰器使用方法探讨。     

基于拖曳线列阵声纳的噪声监测仿真方法

为便捷获取潜艇辐射噪声,设计了利用艇载拖曳线列阵声纳通过本艇回转机动进行测量的方案。利用潜艇拖曳阵模型,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产生了潜艇模拟噪声,利用深海传播模型模拟噪声在海洋环境中的传播衰减。对阵元信号分别利用MVDR、空间平滑MVDR以及适应子带的BMUSIC算法进行处理,在一定频率范围内可以分辨出近距离的不同辐射声源,得到辐射噪声的声源强度、频谱结构和位置信息,进而获取艇上机械工况异常信息。     

潜艇机动规避对抗吊放声纳搜索技术仿真研究

在对反潜机的螺旋线搜索模型、吊放声纳的探测模型、潜艇的规避策略模型深入研究的基础上,分析讨论了潜艇航速的变化及采用不同规避策略对吊放声纳搜索概率的影响,并进行了仿真比较.结果表明:随着潜艇航速的增加,吊放声纳搜索概率不断下降,且航速变化对吊放声纳主动工作方式的搜潜概率影响要大于被动工作方式;潜艇以远离当前吊放点为规避航向且全速规避时会明显降低吊放声纳的搜索概率.这对潜艇规避对抗吊放声纳搜索具有实际的指导意义.     

气固两相流介质中声衰减测量方法研究

通过声波衰减谱反推气固两相流状态,是气固两相流声学监测研究的一种重要方法。在假设声能量的相对衰减量与声波传播距离成正比的前提下,推导出声压级随传播距离变化的表达式。设计搭建了测试两相流下声衰减的实验台,根据声压级随传播距离变化的关系,推导出实验计算气固两相流声衰减系数的表达式。实验条件下的噪声主要为风机的漩涡噪声和旋转噪声,以及机械噪声和气流的气动噪声。分析不同噪声的特点,提出了通过A计权网络和小波滤波相结合的滤除噪声的方法。     

一种定量度量航空声纳浮标阵多基地性能方法研究

从声纳方程出发分析双基地声纳信号余量,将信号余量与检测概率相结合,给出了区域跟踪概率的概念和计算方法,比较了一种浮标阵的单基地与多基地跟踪起始特性,仿真结果说明了多基地浮标阵集中跟踪相对于单基地分布式跟踪的优势,区域跟踪起始概率可定量评估多基地航空声纳浮标阵特性.     

基于BELLHOP模型的水下多目标跟踪算法研究

针对高频主动声呐的深海多目标跟踪问题,提出了基于BELLHOP模型的无迹卡尔曼滤波-高斯混合概率假设密度(Unscentesd Kalman Filter-Gaussian Mixture-Probability Hypothesis Density, UKF-GM-PHD)水下多目标跟踪算法。该算法首先利用BELLHOP射线声学模型,计算出本征声线、目标信号的幅度、相位及时延信息,以此构造目标回波信号并叠加高斯白噪声。然后,由回波信号计算得到目标相对于观测站的距离、方位角和俯仰角信息,作为目标跟踪系统中的量测信息。最后利用提出的UKF-GM-PHD多目标跟踪算法,实现高频主动声呐非线性系统的多目标跟踪。仿真结果表明,在深海高频主动声呐条件下,文章提出的UKF-GM-PHD多目标跟踪算法较传统高斯混合概率假设密度(Gaussian Mixture Probability Hypothesis Density, GM-PHD)方法,明显降低了目标丢失率,并且最优子模式指派统计量(Optimal Sub-Patter Assignment, OSPA)距离也更小,跟踪效果更好。     

潜艇振动与噪声控制技术的最新研究进展

振动和噪声控制技术能最大限度地减少潜艇的声学特征,使其难以被声呐探测。对潜艇振动与噪声源进行分析;对振动控制技术和主、被动消声技术的一些最新研究进展进行报道;并对潜艇的噪声和振动控制技术的发展趋势作一些展望。     

边界元方法分析收发分置Benchmark潜艇低频目标强度

收发分置的潜艇目标强度对于双基地声呐和多基地声呐的探测性能具有重要的意义。采用快速多极边界元方法分析了收发分置情况下刚硬边界Benchmark潜艇低频目标强度。结果表明,潜艇的目标强度随频率、发射角和接收角的变化而变化。频率越高,潜艇的目标强度变化越复杂。此外,当入射方向和散射方向关于正横方向对称时,潜艇的目标强度取得极大值,并且在正向散射处亦出现极大值。进一步分析了潜艇收发分置目标强度对探测的影响。结果表明,目标潜艇在不同的情况下目标强度不同,在文中的计算频率处,分置角较大时目标强度更有可能取得较大值。     

艇尾实尺桨空化初始航速和高频噪声谱的工程预报

为了实现艇尾实尺桨空化初始航速和高频噪声谱的工程预报,采用模型桨空化多相流模拟和实桨高频噪声谱半经验公式预报相结合的方法,预报了SUBOFF潜艇标称伴流下的实尺度7叶大侧斜桨的空化初始航速和高频噪声谱曲线以及特定频率1kHz处的谱源级。空化模拟和空化初生的较高预报精度由E779A桨的空化形态、空化面积和初生空化数的预报给予了校验。半经验公式的适用性由USS212型潜艇和Agosta-80潜艇的螺旋桨噪声预报给予了校验,精度适中。计算结果表明:7叶桨在水深16.8 m时空化初始航速为12.8 kn,6 kn航速下1 kHz处谱级为101.7 dB,较相同水深下Agosta-80潜艇临界航速高2.6 kn、谱级低0.3 dB,表明噪声性能更优。较好地建立了艇尾实尺桨空化初始航速和高频噪声谱预报的工程应用方法。     

语音识别方法在水下目标识别中的应用

水下目标识别是潜艇在海战中,先敌发现并有效进行水声对抗的关键技术。然而,如何根据声纳接收到的舰船辐射噪声对三类目标进行分类识别是长期困扰人们的问题。研究了四种语音识别中常用的方法——线性预测系数（LPC）,线性预测倒谱系数（LPCC）,美尔倒谱系数（MFCC）和最小均方无失真响应（MVDR）,在水下目标识别中的应用效果,并比较了这四种方法在无噪声情况下的识别概率,以及在不同信噪比下的识别概率,并通过比较找到在无噪声和有噪声情况下的最佳方法。实验表明,在无噪声的情况下,MFCC方法总体识别率最高,第一类目标MFCC方法的识别率最高,第二类目标MFCC和MVDR方法识别率相似,好于其他两者,第三类目标MVDR方法识别率最高。在加入噪声的情况下,MVDR方法对三类目标的识别和抗噪声性能明显好于其余三者。     

改进的Mean Shift算法在前视声呐运动目标跟踪中的应用

多波束前视声呐具有成像速度快、分辨率高的优点,是进行水下目标探测、跟踪和监控的重要设备。针对多波束前视声呐运动目标的跟踪问题,提出了一种改进的MeanShift算法。该算法利用经典的MeanShift算法实现目标的帧间定位,通过基于图像序列的背景消减法实现运动目标分割,根据分割后目标的位置和大小对Mean Shift跟踪框进行更新,并重新建立跟踪模型来迭代实现目标的准确定位和跟踪。实验结果表明,改进后的算法可实现目标跟踪框随目标大小和形状的更新,对目标的定位更加准确。因此,该算法具有应用于水下目标精确跟踪和定位的潜力。     

被动定向浮标探潜模型研究

反潜战中,被动定向声呐浮标是一种主要的探潜手段,两枚被动定向浮标同时发现目标即可对其进行定位。研究了初始浮标阵中仅有一枚浮标能够发现目标但不能实现定位的情况下,如何通过补投被动定向浮标对目标进行定位的模型问题。根据水下目标和反潜机的运动特点,将实际中所有可能出现的情况进行了分类讨论,建立了被动定向浮标的补投模型。通过仿真分析了模型的探测效能,验证了模型的正确性和可用性,为被动定向浮标的战术使用提供了一定的理论基础。     

基于声呐历程累积图像的弱回波目标检测方法

针对浅海随机噪声与混响背景下蛙人等弱回波强度、慢速小目标的检测问题,提出一种基于声呐历程累积图像的目标检测方法。首先根据声呐图像时域、空域相关性,采用背景空时归一化处理技术,抑制声呐背景中的静态混响、突发性噪声等强回波干扰。声呐历程累积图像集成了多帧声呐图像的信息,目标回波亮点由于运动连续性形成亮线特征,利用该特征,采用Radon恒虚警率(Radon Constant False Alarm Rate,Radon-CFAR)检测声呐历程累积图像中的目标短时运动轨迹,能够检测到低信噪比的目标。分析了空时归一化处理和检测算法的性能,并通过海试数据验证了该算法的有效性,可以检测到低信噪比的蛙人目标回波。     

基于声呐历程累积图像的弱回波目标检测方法

针对浅海随机噪声与混响背景下蛙人等弱回波强度、慢速小目标的检测问题,提出一种基于声呐历程累积图像的目标检测方法.首先根据声呐图像时域、空域相关性,采用背景空时归一化处理技术,抑制声呐背景中的静态混响、突发性噪声等强回波干扰.声呐历程累积图像集成了多帧声呐图像的信息,目标回波亮点由于运动连续性形成亮线特征,利用该特征,采...     

一种多目标自动跟踪的逻辑关联方法

目标跟踪是被动声纳系统的主要功能之一,跟踪器为目标运动分析和目标识别等后置处理提供输入数据。声纳操作员利用人脑独特的认知模式、先验知识和视觉的迹迹相关效应,能够很好地在声纳显示方位历程图上发现目标并录取跟踪。但实际应用中由于低信噪比、航迹交叉和转向等复杂多目标情形,声纳系统实现多目标自动跟踪十分困难。给出一种多目标自动跟踪的逻辑关联方法,利用被动声纳宽带波束输出数据,通过点迹与航迹关联、航迹评价管理和交叉处理等过程,可以较好实现多目标自动跟踪。试验数据的处理结果验证了所提方法的有效性,能够在声纳装备中得到工程应用。