基于亮点模型的潜艇回波仿真

传统的回波建模方法是采用单亮点模型，仿真出的回波与真实潜艇回波往往有较大差别．针对单亮点模型的不足，本文采用多亮点模型来实现潜艇回波仿真，构造了一个6亮点的回波模型。从仿真结果看．它与单亮点回波模型相比，能更充分地体现潜艇这一扩展目标所造成的回波脉宽延伸和幅度起伏特性．并与实际潜艇回波相吻合。     

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。     

基于改进亮点模型的尺度目标建模技术

在近场情况下,目标相对声源作变向运动时,水下目标各个亮点运动速度已不能简单地等同于目标几何中心运动速度.针对此问题,提出了一种典型的运动目标亮点速度的解算方法,以此为基础建立了改进的目标亮点模型.计算了雷目距离、目标弦角、目标运动速度和旋转角速度对改进模型回波频谱的影响,回波频谱均出现明显的带宽展宽现象,且展宽程度受目标速度和旋转角速度影响最大.仿真结果表明,改进亮点模型能够更加逼真地模拟水下体目标的回波特性,模型是有效的.     

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.     

基于亮点模型的潜艇目标回声过渡特性分析

研究潜艇目标回声的近、远场过渡特性对于主动声纳探潜、探测和水声对抗具有实际意义。计算目标回声强度随距离变化曲线是分析目标回声近、远场过渡特性的一种有效方法。理论分析和试验研究均表明,在鱼雷自导频率下,目标回波可近似看成是目标亮点回波相干叠加的结果。该文提出了一种基于亮点模型的潜艇目标回声过渡特性分析方法,通过亮点模型计算不同距离情况下的潜艇目标的回声强度值,进而分析潜艇目标回声的近、远场过渡特性,并与板块元算法计算回声强度值分析潜艇目标过渡特性进行了对比。仿真结果表明,该方法简单,高效。     

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.     

基于改进Huber估计的水下尺度目标参数估计

尺度目标参数是水下声自导武器近程进行弹道机动和垂直命中攻击的关键参数,有效估计尺度目标的特征参数对保证水下声自导武器作战毁伤效果至关重要.本文利用水下声自导武器检测得到的尺度目标多亮点信息对目标尺度参数进行估计,然而目标不同反射部位的反射能力不同,对应的多亮点检测信噪比存在差异,直接利用最小二乘拟合进行尺度参数估计可能会造成较大的估计误差.基于Huber稳健M估计原理,通过分析对Huber估计进行了改进,该方法利用亮点强度和拟合误差计算迭代拟合权值矩阵,通过拟合误差剔除可能存在的干扰亮点,能对目标长度、走向角、等效点进行有效估计.仿真分析和实航试验结果均表明,该方法具有稳健的收敛性能,能有效剔除干扰点,具有较强的抗干扰能力和较高的参数估计精度.     

提高检测多亮点目标性能的联合相关器技术

为了提高鱼雷自导捕获和识别低反射强度目标的能力,分析了时域压缩副本相关器的工作原理,并基于时域压缩副本相关器,采用多亮点信息的累加和相乘来进一步提高处理增益和亮点参量估计精度,提出了双通道时域压缩副本与回波联合相关器技术和双通道时域压缩副本与回波相关联合乘法器技术,并对这2种方法进行了深入的理论分析和仿真.仿真结果表明,与时域压缩副本相关器相比这2种方法能提高3 dB的处理增益,同时亮点参量估计精度也能得到明显改善.经鱼雷自导实航试验验证了该技术的有效性和实用性.     

目标回波时频分布的几何结构图像形态特征

沉底目标识别的关键在于从混响背景中提取出稳定的目标回波信号特征。目标的棱角散射能够携带目标的几何形状信息,在时频域内具有较规则的分布特性,但是各棱角散射回波声程差小,而且淹没在混响中。已有的时频分析方法局限于其抗混响能力及时频分辨力,为得到一种有效的目标几何特征提取方法,提出将一维几何回波时域信号在二维时频域中的几何分布特征作为图像特征进行特征提取,通过研究几何亮点回波和混响在时频平面上的形态特征,构造与几何亮点时频特性匹配的结构元并对时频分布图像进行形态滤波。通过仿真与湖试数据分析,相比已有方法,文中所提方法能够在实现目标几何亮点结构的识别同时进一步抑制混响。     

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。     

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。     

基于特征匹配的复杂水声信号仿真模型验证方法

分析了复杂水声信号仿真的特殊性,针对性地研究了其仿真模型验证方法。按照考虑信号单一特征、全部特征的顺序,分别采用区间估计、信息融合方法分析仿真信号的一致性;通过估计仿真信号的一致性水平,提出了基于特征匹配的复杂水声信号仿真模型验证方法。在目标回波仿真中的应用表明,该方法对仿真验模有效且有助于提高了建模工作效率。     

基于方位走向法和互谱法的水中目标识别

阐述基于目标方位走向法的目标识别理论,提出利用体目标回波的空间方位分布信息识别水下目标尺度信息的方法。最后通过计算机仿真给出在不同攻击条件下,鱼雷对潜艇目标进行尺度识别的估计量、估计方差并进行相应的分析。     

基于正反HFM信号的水下高速小目标处理算法与试验分析

针对水下高速小目标的特点,提出了基于宽带正反双曲调频（HFM）信号的水下高速小目标检测与参数估计快速算法,并完成了仿真。通过在信号发射端加入时间伸缩因子来模拟目标运动,实现了水下高速小目标检测与参数估计的动态试验。并采集了雷体的反射回波数据。设计的以TMS320C6701为核心的信号处理系统,通过本文提出的快速算法实现了低信噪比下雷体反射回波检测与参数估计。试验结果表明,基于正反HFM信号的快速处理算法及数字信号处理（DSP）系统能有效完成低信噪比下的高速目标回波的检测与参数估计,与仿真结果具有较好的一致性．     

基于目标空间尺度特征末程识别潜艇和诱饵的方法研究

阐述了互谱定向技术与能量积分定距技术的基本原理，提出了结合这2种技术精确提取末程目标空间尺度回波特征信息的方法。在此基础上，深入分析了悬浮式诱饵、拖曳式诱饵和潜艇的空间尺度特征，并采用获取的鱼雷攻击点源靶、水平尺度靶和空间尺度靶的试验数据进行了仿真验证，结果表明，精确提取目标空间尺度回波特征信息是可以在末程有效对抗声诱饵并识别潜艇的。     

小开口级联同步扫描水下激光引信设计与建模

针对目前大开口水下同步扫描激光引信存在空间利用率低和扇形盲区的问题,提出一种 小开口、5组扫描单元级联的设计方案,以实现透光窗口的小型化,提高水下激光引信的整体强度和空间利用率。针对该方案采用同步扫描多参数优化设计方法,得到小开口激光引信的最佳扫描频率、最佳脉冲频率与各扫描单元的通光时间。建立弹目在不同交会姿态下的回波能量分布模型,获得最小回波能量及其对应的弹目交会姿态。对典型弹目交会状态进行了计算模拟仿真。仿真结果表明：所提方案在提升可利用空间、解决扇形盲区的同时,满足了弹目在各种交会姿态下的探测需求,为水下同步扫描激光引信的设计提供了参考。