深海声速剖面对吊放声纳探测距离的影响研究

关于深海环境下声纳目标探测优化问题,针对传统吊放声纳的下放深度比较粗略,一般是在声道轴处上下一定的范围,并考虑目标可能的深度。简单地确定声纳探测深度,会严重减小声纳的有效搜索距离和搜索范围。利用射线模型仿真研究了深海中不同的声速剖面对吊放声纳探测距离的影响。通过分析深海不同声速剖面中的声传播特性,并对声纳、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,最后分析了吊放声纳入水深度对深海目标主动作用距离的影响。仿真结果表明,改进方法可找到最佳的探测深度,并能够发挥声纳对目标探测性能,得到对不同环境下目标的最好探测。     

基于HLA的直升机吊放声纳系统仿真平台研究

为解决直升机吊放声纳仿真系统的模型重用与仿真系统间的互操作问题,提出了基于高层体系结构(HLA)的直升机吊放声纳系统仿真平台设计方案.通过对直升机吊放声纳单机应召式反潜过程进行分析,以高层体系结构作为技术框架,结合仿真平台的特点和功能需求,对仿真平台进行了模块划分,给出了仿真平台的联邦构架、联邦信息流图以及联邦对象模型/仿真对象模型(FOM/SOM).仿真的结果表明,直升机吊放声纳联邦成员可以根据联邦其它成员的信息对目标进行探测与跟踪,达到实时交互仿真的效果.该系统的实现有利于反潜作战的研究.     

一种时频域联合捕捉主动声纳信号的方法

介绍了一种可应用于被动声纳的时频域联合捕捉主动声纳信号的方法及其工作流程。仿真相同噪声环境下使用该方法的发现距离与主动声纳探测距离,仿真结果表明使用该方法的发现距离远超过主动声纳探测距离,使用该方法可实现对目标的远程发现。     

大功率主动拖曳线列阵声纳探测距离仿真研究

大功率主动拖曳线列阵声纳具有脉冲信号频率低、基阵孔径大、作用距离远的特点.为了研究海洋水声环境对其作用距离的影响,根据其作用原理、声纳结构和使用原则,构建了该类声纳在不同海洋水声环境条件下的探测距离仿真模型;采用面向对象程序设计方法设计实现仿真软件,通过模型校验和仿真,研究了入射角、工作频率等参数对声纳作用距离的影响.根据仿真结果分析,该模型对该类声纳探测距离的性能具有较高的仿真度,研究成果为该类声纳的全功能仿真奠定了基础.     

吊放声纳搜索效能通用仿真模型研究

通过对吊放声纳作战机理的详细分析,以蒙特卡洛法为基础建立了吊放声纳搜索效能的通用仿真模型,并通过仿真实例对模型进行了应用和验证.该模型适用于对各种作战条件下使用各种作战方法时吊放声纳搜索效能的仿真计算.     

舰载直升机对潜防御性应召搜索仿真分析

研究潜防搜索优化问题,吊放声纳和声纳浮标是舰载直升机对潜搜索的主要手段,但在搜索的过程中存在着因搜索面积大导致兵力需求多和如何协同使用才能达到最优搜索效果等问题。针对舰载直升机吊放声纳和声纳浮标在搜潜中的协同,由于水面舰艇在航渡中受到潜艇威胁,提出了一种舰载直升机对潜防御性应召搜索的方法,通过建立潜艇对水面舰艇威胁航向的模型和仿真分析,能够有效缩小舰载直升机应召搜索的范围;同时,建立了舰载直升机吊放声纳搜索及声纳浮标阵列模型,并对舰载直升机使用吊放声纳和声纳浮标协同搜索进行仿真。仿真结果表明,提高了搜索效率,可为吊放声纳和声纳浮标的作战应用提供重要参考。     

多机吊放声纳检查搜潜建模与仿真研究

为了提高吊放声纳检查搜索概率,建立了4架飞机利用吊放声纳的平行、多段和锯齿检查搜潜模型、潜艇运动模型、搜潜概率模型,仿真分析了潜艇初始航向、吊放声纳间距、搜索样式等因素对检查搜索概率的影响.仿真结果表明,潜艇航速、航向角度以及吊放声纳间距的变化对平行、多段和锯齿检查搜索概率影响较大.使用多机进行协同搜潜,可在较短时间内进行大面积搜索,有效提高搜潜效率.因此,在实际航空反潜中,需根据所获得的潜艇运动态势信息合理选择搜潜样式和有关的搜潜战术手段,才能获得较高的搜潜概率.     

直升机缆绳吊放声纳系统有限元建模与仿真

采用有限元法，对直升机缆绳吊放声纳系统进行了研究，基于刚性力学模型进行动力学分析，利用四元数理论进行运动学分析，建立了一个描述其动态特性的微分方程组，即有限元模型，为验证所建模型的准确性，针对缆绳不同数目的分段进行了系统仿真计算和分析比较，从仿真结果可见，与缆绳吊放声纳系统简单分段的线性模型相比，有限元非线性模型能更准确地描述系统的物理特性。     

被动声纳作用距离预报的仿真研究

研究了被动声呐探测距离预报的仿真技术.声呐最大作用距离受水文条件的影响是很大的,比如声速梯度、海况、海底底质等.首先分析海洋声学环境,提出一种计算声传播损失的模型,给出了它的原理及算法,然后以声纳方程为基础,利用优质因素值建立声纳作用距离探测的预报模型,并用VC完成该仿真软件的开发.最后针对目标辐射声源级、声速分布等不同的影响因素进行仿真,并给出仿真结果,为声纳的作用距离预报提供了有价值的参考.     

基于DGPS无人潜航器避碰声纳的试验研究

提出一种利用双频RTK的DGPS来估算船只与障碍物距离的方法,并采用基于HIMM数字滤波算法获取声纳系统探测障碍物的距离信息.对比距离信息可验证声纳系统探测的有效性.利用水面船只模拟无人潜航器安装声纳系统进行了避碰功能模拟试验,结果表明改进的HIMM滤波算法可有效降低环境背景噪声影响,提高了声纳测量信息的可信度.所提出的试验方法很好地解决了声纳避碰系统的前期功能试验困难,可大大降低直接利用无人潜航器进行试验的成本和风险.     

通报距离对应召磁异搜潜概率的影响

为了分析应召搜潜过程中通报距离对搜潜概率的影响,推导出了计算潜艇位置分布概率的模型。通过该模型建立了通报距离与应召磁异搜潜概率的关系,并给出了一些典型情况下的计算结果。结果显示：应召磁异搜潜概率随通报距离的增加迅速下降,仅当通报距离较近且潜艇初始分布半径较小、航速较低时,应召磁异搜潜拥有较高的探测概率;从而表明通报距离对应召磁异搜潜概率影响较大,磁异探测不适合对远的通报距离的区域实施搜索     

潜艇机动对鱼雷捕获概率影响的仿真研究

潜艇速度、深度与航向的变化,会引起潜艇辐射噪声声源级和目标反射强度的变化,从而将改变声自导鱼雷对潜艇的被动或主动自导作用距离.该文根据声纳方程以及鱼雷目标的能量检测模型,仿真分析了潜艇以不同速度航行时被被动自导鱼雷发现的概率、相同检测概率下不同舷角上鱼雷主动自导发现潜艇的距离及不同深度上被动自导鱼雷发现以相同速度航行的潜艇的概率.该文对研究水声对抗中潜艇的机动决策以及对研究自航式声诱饵的使用问题具有重要参考价值.     

基于蒙特卡洛方法的主动声纳信号检测性能分析

主动声纳信号检测性能的分析上,目前在计算机仿真中一般假定混响包络的统计特性符合瑞利分布模型。基于此模型,已经有了较完善的理论。然而,在现代高分辨声纳系统中,混响包络的统计特性并不符合瑞利分布模型。此时在接收机工作特性分析时存在大量繁琐的公式推导。因此该文采用蒙特卡洛（Monte Carlo）统计试验方法,实现对瑞利分布混响背景下的主动声纳信号检测性能分析。结合对接收机工作特性曲线的仿真,得出了检测概率的理论值和仿真结果的误差曲线。误差曲线表明,蒙特卡洛方法在主动声纳信号检测的性能评估中是可行的。     

舰机协同下多基地声纳阵应召搜潜效能研究

针对传统单基地声纳搜潜难以满足反潜作战要求的问题,提出了一种拖曳声纳与反潜直升机布放浮标阵联合起来形成多基地声纳搜潜的方法。结合舰机实际运动特点,建立舰艇运动模型与直升机布放圆形、方形、三角形被动浮标阵模型。采用Monte Carlo方法,对搜潜概率进行仿真,比较多基地与非多基地声纳的搜潜概率,并分析不同的初始条件对搜潜概率的影响。仿真结果表明,多基地声纳搜潜概率高于非多基地声纳,圆形多基地阵搜潜效能相对最佳,三种阵型的搜潜概率随着初始距离、初始位置分布、航速均值的增大而减小,并能针对不同搜潜要求与实际作战条件选择合适的布放半径和被动浮标布放个数。提出的方法适用于一定距离范围内的应召搜潜,对反潜作战具有一定的军事意义。     

水面舰艇编队拖曳声纳舰阵位配置及行动方法

研究水面舰艇编队优化问题,由于潜艇对水面舰艇编队构成严重威胁,为有效保护舰艇安全,选择声纳舰的位置十分重要.拖曳声纳舰作为水面舰艇编队主要对潜警戒信号,对阵位配置及行动方法对编队的反潜效能影响巨大.针对水面舰艇编队航渡中近程拖曳声纳舰的阵位配置问题,提出了一种方法.通过对舰艇编队反潜警戒区的划分,总结了拖曳声纳舰阵位配置原则,建立了关于拖曳声纳舰阵位的模型,仿真计算了各种参数对拖曳声纳舰阵位的影响,并提出了拖曳声纳舰“蛙跳”行动的方法,并进行仿真.结果表明,方法有效,为指挥员编队决策提供了参考依据.     

Up periscope: understanding submarine command and control teamwork during a simulated return to periscope depth

A submarine is routinely required to return to periscope depth; however, a transition from deep to shallow waters is one the most dangerous operations due to the potential to collide with surface vessels. Submarine operations are not particularly well understood outside the immediate submarine community, particularly from a sociotechnical perspective. A submarine sounds and control room simulator was used to examine the work of ten teams. The Event Analysis of Systematic Teamwork method was used to model the social, task and information networks in order to describe team performance. Results showed that the sonar controller and operations officer are the busiest in the command team. Communication between these operators was revealed as a potential bottleneck in the command team, particularly during higher demand scenarios. The information communicated and tasks completed centred on the processing and understanding of sonar data. Implications are discussed alongside suggestions for future work.

     

基于CVI+FPGA的声纳目标回波模拟器研制

在对声纳目标回波模拟器的数学模型、目标回波模型和混响模型研究的基础上，研制了一种基于CVI+FPGA的声纳目标回波模拟器，该模拟器能够产生主/被动声纳测试、定检所需的主/被动声纳回波信号。目标回波信号包括主动声纳、目标发射噪声、海杂波等信号，并以声信号的形式输出。通过性能测试及与实际声纳系统联试，证明该模拟器达到了设计功能和性能指标要求，介绍了声纳目标回波模拟器的数学模型、系统硬件和软件的实现方法。