基于VXI总线的鱼雷声自导系统仿真信号源设计

仿真信号源模拟鱼雷声呐基阵接收到的目标回波,是检测声自导系统性能的有效工具;介绍了鱼雷声自导系统仿真信号源的工作原理,给出了仿真信号源系统的总体设计方案,详细讨论了系统中VXI总线接口和信号源模块的硬件设计方案,最后对仿真信号源系统的软件设计进行了分析;仿真信号源的开发成功,为我国鱼雷声自导系统的研制提供了.必要的技术条件,对改善声自导系统的制导能力,提升鱼雷的作战效能有着极其重要的作用.     

空投主动声自导鱼雷反潜仿真与分析

建立了某型空投主动声自导鱼雷在特定海洋环境下的反潜模型,并在主动声纳方程的基础上,对潜艇目标强度、鱼雷干扰噪声级对鱼雷主动声自导作用距离的影响进行了分析.另外,还对单枚空投主动声自导鱼雷对定向定速潜艇的攻击过程进行了仿真模拟,在不同的距离和舷角上分析了仿真得出的数据,得出了该型鱼雷反潜的一些基本规律,如潜艇处于鱼雷的主动声自导作用距离之内时,鱼雷对潜艇的命中概率最高,鱼雷投放于潜艇的艇首舷角命中概率也较高.对研究潜艇对抗空投主动声自导鱼雷的方法具有重要的参考作用.     

声诱饵回波模拟器仿真研究

随着水声技术的发展，水下武器对抗也日趋复杂。能够模拟目标回波的主动式声诱饵的出现，为对抗主动自导鱼雷及主动声纳提供了非常重要的帮助。着重对声诱饵的回波模拟器的作用机理进行了分析，然后给出了脉冲宽度、多普勒频移、时延与展宽、目标强度：最大回波强度等回波特征参数的估计方法，并对可以同时对抗声自导鱼雷和主动声纳的某声诱饵回波模拟器进行了仿真研究，并给出了仿真结果，对水声对抗技术研究有着重要的参考价值。     

潜射鱼雷攻击水面舰船时的声自导发现概率仿真研究

鱼雷是潜艇攻击水面舰船的主要武器之一，潜艇发射声自导鱼雷攻击水面舰船的过程中，鱼雷的自导装置能否有效发现目标受多种因素的影响，有必要对其声自导装置发现目标的概率进行分析研究。阐述了潜艇使用声自导鱼雷对水面舰船的攻击过程，分析了水面舰船的辐射噪声和声反射强度对鱼雷声自导作用距离的影响，采用蒙特卡洛方法，对声自导鱼雷发现水面舰船的概率进行了仿真分析。仿真结果表明，在设定的仿真条件下，随着鱼雷射击距离增大、声自导作用距离变小、目标方位误差变大，潜艇使用鱼雷攻击水面舰船时的声自导发现概率会明显变小，攻击目标舷角、舰船目标航速不同时，声自导鱼雷的发现概率也不相同。潜艇在使用声自导鱼雷对水面舰船实施攻击前，应根据攻击态势、水面舰船运动规律和水文情况，预报声自导鱼雷对水面舰船目标的发现概率。     

目标、背景和海洋环境特性仿真计算机系统配置研究

水声目标、背景用海洋环境特性是声寻的水下航行声寻的水下航行体自导系统仿真的中心环节,该文在简述了水下航行体自导仿真的特点的基础上,研究了该计算机系统的配置方案;重点阐述了以DSP和DDS技术为基础的声变窄带水声信号生成原理和方法;给出了目标背景生成系统的基本结构;最后确定了计算机系统的配置方案。试验研究结果表明,这个系统在其主要技术性能上满足了水下航行体自导系统半实物仿真的要求,并具有很好的实时性。对实现水声目标背景特性的仿真具有重要意义。     

潜艇自航式声诱饵发射方向的仿真研究

如何在实战中更快更好地确定声诱饵的可行发射方向是该文的研究目的.由于被动声自导鱼雷采用能量检测来探测目标,首先建立被动声自导鱼雷检测模型,仿真分析了鱼雷对不同航速的潜艇和模拟潜艇噪声的声诱饵的发现概率及声自导作用距离,然后建立声诱饵对抗干扰模型,通过数学仿真分析研究了声诱饵朝水下空间各个方向发射时所产生的对抗效果,并得到了不同鱼雷报警舷角下声诱饵的可行发射区域以及最不利发射方向角.研究结果是对声诱饵作战使用方法研究的深入.     

水下窄脉冲超宽带信号的传播特性仿真

超宽带信号具有分辨率高、截获概率低、穿透能力强等优点,将在水下目标探测、定位及通信等领域具有良好的应用前景;基于水下等离子体声源提出了窄脉冲超宽带信号产生方法,建立了以传播损失和海洋环境噪声为主要影响因素的超宽带脉冲传播信道模型;结合湖试实测数据,利用Matlab仿真软件和Welch谱分析法,仿真分析了不同频率的超宽带脉冲在水下传播不同距离后的功率谱密度以及传播特性;研究成果对水下等离子体超宽带脉冲的工程应用具有重要的参考价值,同时对水下等离子体超宽带脉冲声源的设计和研制也有一定的借鉴意义.     

声诱饵建模与仿真研究

随着水声技术的发展,水下武器对抗也日趋复杂.着重对水下武器中的声诱饵进行了声学特性的仿真研究,建立了声诱饵被动干扰、主动诱骗的仿真模型,并研究了海洋环境对声诱饵作用效果的仿真模型,并结合具体的仿真系统给出了一些仿真结论.该仿真研究可以为整个反鱼雷武器系统或舰载武器对抗鱼雷仿真系统提供仿真支持,为水声对抗仿真系统软件设计提供理论依据,从而对对抗器材的型号研制和战术使用具有一定的参考价值.     

水声目标模拟器的设计与实现

针对水下声自导系统开发的需求,开发了一种实时水下目标回波模拟器系统,该系统以TMS320VC5509A及MSP430F1611处理器为核心,配合大动态范围的模拟预处理系统,搭建硬件平台,配合脉冲检测及噪声电平实时跟踪估计技术实现对目标回波信号的实时模拟,模拟目标信息完整,准确,功能可扩展;用户可通过上位机实时监控模拟器的工作状态,实时修改需要模拟的目标参数,大大方便了自导系统的实验以及调试;目前该目标模拟器已成功应用于水下自导系统的消声水池实验及湖上实验,性能符合实际需求。     

水下等离子体放电的电磁辐射脉冲测量方法

水下等离子体声源应用越来越广泛,但其电磁辐射脉冲测量却是一个空白和难点;分析了水下等离子体声源的工作特性,论证了电磁辐射脉冲测量设备,根据国家标准及电磁场辐射理论制定了测量方案,建立了水下等离子体声源电磁辐射脉冲测量系统;结合水下等离子体放电实验,对辐射电场和磁场进行了实时测量,并利用Matlab软件对测量数据进行了分析处理,研究了水下等离子体声源电磁辐射脉冲的时域频域特性。测量结果显示,在10μF/16kV电弧放电条件下,触发脉冲辐射的电场强度为45dBV/m、磁场强度为-112dBA/m,放电脉冲辐射的电场强度为35dBV/m、磁场强度为-98dBA/m。与国家标准规定的限值比较,辐射脉冲还未超过限值。     

宽频鱼雷自导目标回波模拟仿真

目标模拟器是鱼雷自导系统设计的重要仪器。该文的目的是给出宽频水下目标回波信号模拟的软件仿真流程,为实际应用中目标模拟器的硬件实现提供一个较完整的软件基础。文章以宽带信号处理的理论为基础,对自导系统中常用到的各种信号和目标回波的模拟（包括目标距离、方位和速度的模拟）方法做了细致的讨论,给出了多普勒频移、时延、环境噪声和海洋混响的模拟方法和Matlab仿真结果。其中,在模拟海洋混响时采用了性能较好的椭圆滤波器。文章最后还给出了对多目标和动目标的Matlab仿真结果。结果表明实际中用硬件来模拟宽带水下鱼雷自导目标回波信号是可行的。     

基于粒子系统的舰船尾流建模与仿真

在尾流自导鱼雷弹道设计与作战使用研究中,需要建立逼真的水面舰船尾流模型,用以进行鱼雷进出尾流的判断。舰船尾流是1种具有较好统计特征的随机物理场,与舰船速度、航向、位置等机动轨迹与海况存在内在的关联。而粒子系统正是解决这种随机物理场的最有效方法。根据舰船尾流的外在特征,采用粒子系统研究建立了舰船尾流模型,实现了舰船各种机动条件下尾流的模拟和鱼雷尾流探测的仿真,为尾流自导鱼雷的弹道研究提供了很好的技术支撑。     

基于协同防御的水下拦截组合制导

根据我方舰艇、水下拦截器和来袭目标的作战特性,提出一种舰艇与水下拦截器协同对抗来袭目标的组合制导策略。该策略在三方运动关系基础上,得出视线制导的相互约束关系,将优化控制与海战博弈相结合,建立协同防御微分对策模型;根据水下拦截器的反馈控制回路,采用伴随原理求解终端问题的方法,进行具有协同特性的最优导引与微分对策制导律设计。对两种拦截制导效果进行性能比较,表明基于协同防御的最优导引与微分对策制导组合制导控制系统对水下拦截器的机动性能要求低,能有效完成拦截,具有较强的鲁棒性。     

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.     

石英挠性加速度计表头力矩器噪声模型研究

石英挠性加速度计的内部力矩器噪声对于高精度的加速度计应用系统的影响是不可忽视的,但很少引起高度重视.针对高精度加速度计电路应用需要,研究了力矩器机械热噪声和力矩器线圈谐振的影响,建立了表头内部力矩器噪声电路模型,设计了测试电路,并对噪声电路模型进行了测试与验证.理论和实验结果均表明:机械热噪声产生的等效加速度对系统影响较小,力矩器线圈影响的谐振与驱动方式及驱动频率有关,脉宽调制(PWM)波驱动方式较正弦波驱动方式产生的谐振影响更大,当驱动频率靠近谐振点时,产生毫安(mA)级的谐振电流.模型的建立对石英挠性加速度计应用具有较好的参考价值.     

基于MATLAB的鱼雷水下弹道仿真

鱼雷是一种水下自主航行的运动体,其运动控制系统复杂,仿真建模难度大,为解决某型鱼雷水下弹道仿真问题,首先根据鱼雷在水下运动特点,建立了鱼雷在水中运动的动力学和运动学模型,并进一步针对某型鱼雷的典型弹道设计了控制方程.应用Matlab软件对该鱼雷的水下弹道进行了仿真,绘制了仿真曲线,仿真结果证明该种仿真方法较好的仿真了鱼雷入水下潜、寻深、蛇行搜索及捕获目标后的追踪过程,较真实的反映了鱼雷在水中运动的情况.通过仿真证明采用MATLAB软件进行弹道仿真具有编程工作量小,程序运行速度快、鲁棒性好等优点.     

鱼雷声自导检测目标过程的建模与实时仿真

在研究某型声自导鱼雷自导弹道仿真时,对鱼雷声自导检测目标的过程进行建模与仿真：应用牛顿迭代法求解自导作用距离,给出了迭代初值的域及选取原则;考虑声线传播受特定海域海水盐、温、压力梯度等因素影响,采用折线近似法计算自导接收声束空间范围。依此进行仿真建模,利用WISE仿真软件及Visual C 编制仿真应用程序,并利用Vega视景仿真软件实现弹道仿真数据的三维町视化。结果表明上述方法在鱼雷声自导弹道实时仿真中是可行和有效的。     

基于FlexRay总线的鱼雷制导系统通信网络设计

提出利用新一代FlexRay总线代替传统RS485/RS422、CAN总线等通信方式,作为现代鱼雷制导系统的数据通信网络;分析了FlexRay总线的特征,指出该总线在鱼雷上的应用价值及优势特点;详细给出制导系统的设计方案,包括网络拓扑构建、节点电路设计、软件通信流程等;通过测试实验,验证了系统信息传输的可靠性,为FlexRay总线在鱼雷电子系统中的应用奠定了基础.