空海一体虚拟战场环境构建技术

针对海军空海一体虚拟战场环境仿真平台演练需求,构建了 3 种仿真计算模型,即天空场景仿真模型、海浪场景仿真模型和海面光照模型.利用通用天空标准亮度分布模型,进行亮度计算、颜色空间转换、颜色校正和顶点颜色映射,实现不同经纬度地域、不同时间、不同天气状况下天空动态场景的实时仿真;通过对方向谱进行离散采样,提取单元波振幅、频率、传播方向等参数,构造FFT计算模式快速合成大量单元波实时生成海浪;建立海面光照模型,应用GPU着色技术,将动态天空的变化在海浪场景中得以体现,表达了环境之间的依存性与随动性.仿真效果表明:该技术途径可逼真模拟空海一体战场环境,在工程上具有较强的实用价值.     

末制导雷达目标检测概率的仿真计算

应用Nrad修正的海面回波反射强度GIT模型,对不同海况级数和不同海面风向角条件下的海面回波反射强度进行了计算,在此基础之上根据瑞利海杂波分布背景下雷达目标检测概率的计算模型,给出某型末制导雷达目标检测概率与海浪级数、风向角以及目标雷达截面积之间的变化关系曲线.     

基于面元散射模型的风场对二维海面后向散射特性影响分析

海浪处于海气相互作用的交界处,其发生发展的能量主要来自于海表面风场,因此在海浪环境中风速和风向对海面几何形态有着较大的影响,进一步影响海面的雷达散射特性。用Elfouhaily提出的一维海谱以及Higgins提出的角度谱组合的二维海谱模拟海面。用由微扰法(SPM)和双尺度方法(TSM)发展而来的半确定性面元散射模型得到不同风速下的二维海面散射系数,分析风速以及风向角的影响。仿真结果表明,风速对海面波浪起伏影响较大,对海面后向散射强度有严重影响,而风向的改变引起波浪与雷达视向夹角的变化,也对海面后向散射强度有着一定的影响。     

二维分形海面参数对极化椭圆参数的影响

为了研究海面参数对于共极化信号的极化椭圆二参数的影响,利用全极化散射矩阵、Stokes矩阵以及共极化信号公式,通过模拟不同的海面参数发现:极化椭圆方向角漂移仅受合成孔径雷达(SAR)入射角的影响,不受海面粗糙度和海浪主波长的影响;同时还发现只有当海浪主波长发生变化时,椭圆率才会发生较小的改变。     

大规模海战场环境实时仿真

在海上作战仿真系统中,首先要解决的是海洋环境的模拟问题。本文提出了一种实现大规模实时海浪生成算法,可以有效地表现不同气象条件下的海战场环境,通过优化颜色和网格数据,在PC机上使用一般显卡建立了一个海上环境的实时仿真平台,实现了在225 km×225 km范围内的海面实时漫游。     

激光束海面散射建模方法与探测性能评估

针对近程海面探测试验存在的限制条件和缺少理论仿真模型等问题,提出了激光束海面散射建模模型与探测性能评估方法。该方法基于三点滑动窗函数和激光束与随机海浪交会情况,通过矢量运算法确定面元入射角,采用朗伯体面元建立海面散射回波模型和模型参数拟合,并计算相同探测条件下的紫红醇酸漆舰船目标板回波功率,分析了典型四种海面/舰面视场变化情况下的回波信息特征。仿真结果表明,海面回波信噪比和相对高度随机变化,而舰船回波信噪比和相对高度变化具有一致性,根据不同交会情况下探测视场回波信息特征,完成对海面/舰面目标自适应识别和系统探测性能评估。     

基于双叠加法模型的三维海面实验室模拟测试技术

利用造波水池模拟海浪是研究海面电磁散射的有效手段,现有的海面环境模拟试验系统仅能模拟单向不规则波,即海浪的运动方向是一维固定的,这与实际开阔洋面的海浪运动的多向性存在较大区别。通过采用多向不规则波模拟技术,在新建造波池内模拟生成满足多种海谱分布的多向不规则波海浪,对海浪波形测试数据进行分析处理,表明该水池能够模拟多向不规则波,且多向不规则波的实测波浪谱同理论吻合较好,误差在4%以内,精度较高。     

随机粗糙海面的建模与仿真

针对海浪运动的随机性,通过采用蒙特卡洛方法和分形法对随机海面进行了模拟,用Matlab软件模拟出较为理想的结果,并通过分析参数变化引起的海面形状变化作了分析,得出有益于模型优化的结论。     

ARM处理器在测高雷达中的应用

基于ARM处理器设计并实现了一种体积小、重量轻、集成度高的测高雷达。雷达包括微波和信号处理两部分,通过控制微波收发组件,雷达产生探测目标所需要的发射信号,并对接收到的目标回波信号进行处理,实现对地面、海面相对高度的实时探测,并在海面探测条件下实时计算出海浪高度。经实验验证,雷达能够稳定工作,测高精度满足要求,具有一定的工程应用前景。     

巡航导弹跨海飞行高度跟踪系统仿真

海浪的运动决定于水深和海面风力等因素．文中采用功率谱密度（PSD）函数和概率密度函数（PDF）对海浪运动进行建模仿真．得到了与实际观察相符的海浪运动模型．并将此模型应用于巡航导弹掠海飞行高度跟踪仿真系统中．由此判断巡航导弹在掠海飞行性能所受海浪的影响程度，为巡航导弹地形跟踪控制系统的设计和航迹规划奠定了基础。     

砂土底质浅水条件下实船地震波的检测试验

舰船低频辐射噪声在浅海的海底岩土层中引起的弹性波被称为舰船地震波,可用于识别舰船目标。为了探讨砂土底质浅海环境下舰船地震波的检测距离和信号特征,利用三分量微幅地震波检测仪,在砂土底质的内陆河道开展了实船地震波检测试验,获取了多个批次随机船只的地震波检测数据。实船地震波检测数据的时频图结果表明,在砂土底质浅水条件下,地震波信号的竖直分量传播距离相对水平分量较远,远距离地震波信号的频率成分主要为螺旋桨的轴频和倍频,多数船只基于地震波线谱的探测距离能达到1 000 m以上。     

基于改进二维分形模型的海面模拟方法

针对粗糙海面的非线性和自相似性特点,在带限Weierstrass分形函数的基础上,建立了改进二维分形模型,描述了表面谱与空间波数之间的正幂率和负幂率关系,针对P-M海谱给出了分形参数的定量描述,实现了对粗糙海面的模拟.仿真结果表明,模型能够生成不同风速下的海面模型,反映了小尺度波浪的细微结构和大尺度波浪的浪涌特性,不同尺度的组成波之间具有较好的自相似性,可以较好地模拟粗糙海面背景.     

便携式水下航行器近水面航行波浪力计算分析与预报

基于三维势流理论,运用边界元法计算便携式水下航行器近水面航行作业时受到的波浪力,计算入射波不同参数和航行器上浮和下潜时不同姿态组合下航行器受到的波浪载荷。分析发现可以采用航行器的实时纵向位置来代替有航速情况下的遭遇频率,考虑各因素影响并对波浪力的数值计算结果进行函数拟合。该方法拟合得到的波浪力计算公式可以直接加入航行器运动控制方程中,为评估水下航行器在波浪载荷下的操纵性研究带来了方便。     

虚拟战场环境中海浪实时模拟方法的研究

针对海浪运动的随机性和作战场景中仿真实体的多样性,提出了一种基于不同海况等级的海浪实时模拟方法。该方法的核心是采用三维不规则短风波理论建立双叠加海浪模型,并以能量等分法确定海浪模型的频率间隔;考虑到视锥和屏幕投影误差等视点变化因素对网格简化的影响,,通过赋予波面网格的顶点以不同的权值来划分可视空间,以此改进顶点聚类的视点相关简化算法。基于以上建立的海浪模型和提出的算法,实时动态地生成波面网格,并利用纹理扰动法渲染海浪的反射效果。实践证明该方法能够实时模拟不同海况等级下的海浪运动,适用于对较开阔海面深水域的海浪模拟。     

基于文氏方向谱的海浪感应磁场仿真

根据Maxwell电磁理论,在地磁场中运动的海水将产生磁场;利用Weaver建立的海浪感应磁场模型,结合文氏方向谱,从理论上计算了海浪在地磁场中感应磁场的强度及频率分布特性,分析可得,随着风速的增加,海浪感应磁场对应主频率变小,而感应磁场幅值变大;随着深度的增加,海浪感应磁场按指数衰减。     

多孔介质水平分层海底低频地震波的数值模拟

舰船低频辐射噪声在海底岩土层中引起的弹性波被称为舰船地震波,可用于识别舰船目标。为获取浅海厚沉积层环境下舰船地震波的传播特性,基于多孔介质波动理论建立海底地震波的三维交错网格有限差分算法,对多孔介质海底低频声源激励的海底地震波进行数值计算。计算结果表明：近场范围内,多孔介质海底地震波的波动成分主要有透射快纵波、透射横波、透射慢纵波和海底界面波;对于远场地震波而言,海水层的波导效应逐渐表现出来,海底地震波的波动成分主要是沿水平方向传播的简正波和海底界面波。     

Study of Load Modeling Technology on Hardware-in-the-Loop Simulator of Gun Servo System

A hardware-in-the-loop (HWIL) simulator for gun servo system is described in this paper, and its load modeling technologies,such as road spectrum model,sea wave model are studied. The simulation results show that the models can be used in HWIL and satisfy the requirements of hardware-in-the-loop simulator of gun servo system.     

大口径火炮对海射击弹着点检测激波定位模型

对海射击受能见度、目标运动等因素的影响,弹着点检测困难.针对激波稳定性好、受环境因素影响小等特点,提出了一种弹着点检测的激波定位模型,利用试验方法确定弹丸系数,利用传感器阵检测弹道激波,利用射弹飞行时间和落速确定弹道入射方向,综合激波到达时间差和传感器之间的几何关系,从而实现单发弹着点、弹群射的精确检测,将弹着点定位精度提高到10 m范围之内,检测可靠性大于95%.能够用于大口径火炮对海间瞄射击弹着点检测和实弹射击成绩评定,为炮兵对海射击弹着点检测提供了一种准确、有效手段.