基于拖曳线列阵声纳的潜艇武器发射噪声监测仿真研究

为了轻便快捷地获取潜艇发射雷弹时的辐射噪声,基于潜艇"水放"操纵训练理论,设计了通过本艇进行回转机动利用艇载拖曳线列阵声纳测量的方案.基于试验的实际情况,根据潜艇拖曳阵模型,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分析产生雷弹发射模拟噪声,利用SαS分布模拟武器发射冲击噪声,仿真分析模拟噪声在海洋环境中的传播衰减,对阵元信号分别利用最小方差无畸变响应法(MVDR)、空间平滑MVDR以及适应子带的波束域多重信号分类(BMUSIC)算法进行信号处理,得到发射噪声的声源级、频谱结构和方位.仿真结果表明.试验设计方案在减少测量成本、简化试验保障条件的基础上,实现分离发射噪声和潜艇辐射噪声的目标,可以获取开展发射装置减振降噪研究的发射噪声数据.     

自航式声诱饵声学特性研究

根据自航式声诱饵的声学模拟机理，建立了自航式声诱饵的辐射噪声特性模拟模型和声反射特性模拟模型，深入分析了自航式声诱饵和潜艇的声学特性差异，主要有三点：1）指向性差异：潜艇辐射噪声的指向性近似于各向同性，而诱饵模拟辐射噪声的指向性取决于发射换能器的发射指向性；2）目标强度差异：潜艇目标强度随声波入射角度的变化而变化，而诱饵模拟的目标强度取决于发射换能器的发射指向性；3）尺度差异：诱饵模拟的尺度特性与潜艇的尺度特性是有差别的。文中指出了对抗自航式声诱饵的几点研究方向：利用诱饵模拟的辐射噪声与潜艇辐射噪声在指向性上的差异以及诱饵模拟与潜艇的尺度特性差异作为对抗自航式声诱饵的突破点。文中内容对于水声反对抗具有一定参考意义。     

MVDR波束形成在噪声源识别中的应用

为了确定水下航行器主要辐射噪声源的特性,对各噪声源进行量化排序,本文研究了基于阵列信号处理的可应用于水下辐射噪声源识别的最小方差无畸变响应（MVDR）波束形成方法。使用16个水听器组成接收阵列并通过MVDR算法对采集数据进行解算,实现对各噪声源方位和能级的识别。仿真和试验均证明了该方法的正确性和有效性。     

基于多通道差分的自适应噪声抵消方法

水下航行器舷侧阵的自噪声是影响其弱信号检测能力的主要因素。为减小其影响,通常除了采用物理降噪、主动降噪等方法外都还采用自适应噪声抵消技术。由于自噪声产生和传播的复杂性,以噪声源附近加速度计输出作为参考信号的自适应噪声抵消效果较差。考虑到自噪声和远程目标信号空间的差异性,充分利用阵列上不同位置水听器接收到的信息,本文提出了多通道输出延时求差形成多路参考信号的自适应抵消方法-MD-ANC方法。湖试结果表明,该方法噪声抵消效果显著而且实现方便。在同样的实验环境下,最低检测信噪比相对于未经处理的降低了约4—5 dB;波束形成后,信噪比提高3～5 dB.     

水下运动目标噪声线谱的联合估计方法

水下目标辐射噪声特征谱线的联合估计,基于水下运动目标线谱数学模型,通过分析水下目标辐射噪声特征等信息实现.基于经典谱与现代谱估计的联合估计法提取水下目标辐射噪声线谱特征,首先分别估计采集数据的功率谱,得到估算功率谱图;分析功率谱图,确定线谱存在的大致区域,再估计精确线谱.     

基于谐波小波的舰船辐射噪声线谱提取方法

针对传统方法在低信噪比情况下难以准确提取舰船辐射噪声线谱成分的问题,提出一种基于谐波小波变换的高分辨线谱提取方法。通过对舰船辐射噪声信号进行谐波小波变换,将其正交、无泄漏地分解到相互独立的频段上,提取线谱所在频段的谐波小波系数且将其它频段置零,进而在时域重构出线谱信号,实现信号与其它成分的分离。实验分析结果表明:该方法对背景噪声有较好的抑制作用,提取微弱线谱信号的能力和精度优于FFT分析方法,比传统FIR滤波器方法性能提高了约5dB,有利于辐射噪声特征线谱的提取。     

矢量水听器相关性噪声的数值仿真方法

矢量水听器阵列优化设计、性能分析和信号处理系统仿真中,需要知道阵列输出噪声的协方差矩阵等信息。分析了各向同性噪声场中矢量水听器的相关性,得出了矢量水听器的自相关和互相关函数的一般表达式。结合概率分析,给出了一种简单的各向同性噪声场的数值仿真方法。仿真结果表明,文中所给方法产生的矢量水听器噪声的相关性与理论值吻合良好,可为矢量水听器阵列的优化设计和矢量阵列信号处理系统的仿真分析提供准确的数值噪声。     

柴油机噪声源的识别及降噪研究

采用部分缸熄火的方法对机械噪声和燃烧噪声进行了分离,在表面辐射噪声源的识别上,通过表面振动识别,找到了噪声辐射的主要部件。针对现有柴油机的燃烧状况,对供油提前角进行了调整,降低了燃烧噪声。通过加装扭振减振器,使得曲轴扭振明显减小。改进油底壳对柴油机辐射噪声起到了很好的抑制作用。     

基于均匀设计的鱼雷对抗噪声干扰器弹道策略研究

通过分析噪声干扰器的干扰机理,采用均匀设计方法设计了鱼雷攻击仿真试验,对试验结果进行回归分析,获得了基于命中概率的回归预报公式,利用该公式,可实时计算并设定不同对抗态势下的对抗弹道参数,运用非线性规划对其进行优化,得到了不同鱼雷射距和潜艇舷角的对抗噪声干扰器的优化弹道参量,提高了鱼雷的命中概率和对抗效能,为鱼雷反水声对抗能力的研究提供了一个工程实用的分析方法,对鱼雷的作战使用研究具有一定的参考价值。     

基于噪声相关模型的二元水听器组左右舷分辨技术研究

文中针对拖曳线列阵声纳的左右舷模糊问题,提出了一种全新的线列阵基阵结构:二元水听器组,并采用噪声相关模型实现左右舷分辨.经过理论分析和仿真实验研究,证明了基于噪声相关模型的二元水听器组能够有效地解决单频、多频和宽带情况下的左右舷分辨问题.而且二元水听器组比三元水听器组结构简单、安装精度要求低、花费相对低廉、算法简单、易于实时实现,是一种具有实用价值的拖曳线列阵左右舷分辨新技术.     

潜用干扰器对抗舰艇主动声探测的建模及仿真

目前在使用噪声干扰器进行仿真时,声纳波束旁瓣对干扰器干扰效果会产生影响,而且在水面舰艇和潜艇的机动中一般使用平均加速度旋回模型或者先旋回后加速模型,准确度不高,本文针对以上问题,在仿真过程中增加了声纳旁瓣对噪声干扰器的影响,改进了水面舰艇和潜艇的机动模型,增加了潜艇变速过程中的电量消耗模型,并把潜艇的对抗时间和电量作为衡量指标,搭建了潜用干扰器对抗舰艇主动声探测仿真的框架,设计了仿真流程,仿真结果与已有试验数据相符。     

噪声干扰器最佳布放位置与深度研究

基于简正波理论,利用宽带信号的频域分解与合成求解噪声信号的传播问题。在给定的战场态势和海洋环境下,研究了噪声干扰器的对潜开角、对潜距离、布放深度参量对干扰效果的影响,得到了在远场条件下,噪声干扰器的布放深度对干扰效果的影响要大于其对潜距离的影响结论。而在之前的研究中深度参量的影响一直是被忽略的。在此基础上,通过进一步计算得到了噪声干扰器的最佳布放位置和深度。     

全附体潜艇流噪声数值计算

运用计算流体力学(CFD)和边界元(BEM)相结合的方法,预报全附体潜艇流噪声,得到特征点的总声级和潜艇声场指向性分布规律。首先建立具有全部附体潜艇的几何模型并对流场计算域进行全结构化网格空间离散,然后采用雷诺时均方法(RANS)计算潜艇定常流体特性,得到的艇体阻力和压力系数与文献提供试验值吻合良好。再以流场定常计算结果为初值,计算潜艇非定常流动特性,得到声偶极源项,作为边界元求解辐射声场的输入量。声场计算通过在频域中求解福茨.威廉姆-霍金斯方程(FW-H)方程来完成。计算得到了潜艇表面的辐射声源强度分布,验证了流动转捩区是主要的发声部位,并分析了不同频率下声指向性的变化规律。计算所得结果与一般声学规律较为吻合。     

鱼雷发射装置安全性仿真分析

分析了鱼雷出管速度对鱼雷离艇与入水后初始段的运动安全性的影响,分别建立了鱼雷离艇和鱼雷入水初始阶段运动方程,进行了仿真计算。结果表明：不会出现鱼雷碰艇情况;在仿真初始条件给定的条件下,鱼雷可以较快的达到设定深度。     

发射噪声对潜艇作战的影响分析

分析了鱼雷发射装置发射过程中产生的噪声对潜艇作战行动的影响,指出了降低发射噪声的必要性和紧迫性,并提出了一种降低其影响的设想。     

基于潜艇磁偶极子模型的航空磁探潜探测宽度模型与仿真

针对航空反潜磁异常探测传统探测宽度模型无法准确分析目标磁特性、环境磁特性等因素对航空磁探潜探测宽度的影响,引入概率分布的思想并提出基于信噪比检测依据的新探测宽度模型。为了求解该探测宽度模型,建立了基于磁偶极子目标的航空磁探潜探测模型,目标磁特性模型,环境噪声和检测模型,给出了基于信噪比检测依据的探测宽度模型求解方法和步骤。仿真分析表明：所建立的模型能够充分反映目标特性、地磁场特性、环境磁噪声等级、反潜机探测平台等因素条件对航空磁探潜探测宽度影响;与经典探测宽度模型相比,新建立的模型能够对航空磁探潜探测宽度进行更加有效和精确的计算。     

航空磁探仪探潜目标磁梯度定位方法

以反潜巡逻机使用光泵式磁探仪为例,提出一种利用航空磁探仪对潜艇进行磁梯度定位的方法。在较详细地分析潜艇的磁场特性,建立磁场模型的基础上,对反潜巡逻机装备磁探仪如何利用磁梯度矢量来探测潜艇和对潜艇进行定位进行分析,建立了相应的模型,并根据航空磁探仪探潜的特点,将航空反潜中潜艇的远场磁信号等效为磁偶极子磁场。结果表明,通过对潜艇位置做的3次跟踪探测,能较准确地定位潜艇的位置。     

基于噪声干扰器对抗的火箭助飞鱼雷射击效率仿真研究

为研究对抗条件下火箭助飞鱼雷的射击效率,根据火箭助飞鱼雷典型对潜作战过程,以命中概率作为射击效率的评定指标建立了基于对抗的命中概率模型,研究了潜艇使用噪声干扰器对抗来袭鱼雷的对抗模型,分析了火箭助飞鱼雷反对抗策略,通过仿真计算,定量分析了主要因素对火箭助飞鱼雷命中概率的影响。仿真结果表明,噪声干扰器对抗条件下,射击距离和潜艇航速是影响命中概率的主要因素,目标信息的完整程度对命中概率的影响很大,旨在为实战条件下水面舰艇部队提高使用火箭助飞鱼雷的有效性及反潜作战能力等方面提供了参考。     

基于作战对抗下的直升机双机协同鱼雷攻击

基于直升机投雷时目标潜艇采取机动规避和噪声干扰等对抗措施为前提,对双机协同鱼雷攻击的组织、影响投雷命中概率的射击瞄准点进行了分析,建立了双机协同前飞投雷的参数转换模型、目标机动模型和噪声干扰器干扰模型。通过仿真分析与单机前飞投雷比较,对抗条件下双机协同投雷可有效提高对目标的命中概率,在相同条件下对目标的发现概率更大。