水下弹性球壳回波特性的仿真研究

水下弹性球壳回波特性的研究对水下目标特征提取和识别具有重要意义.利用弹性理论和分离变量法导出弹性球壳散射声场的Bayleigh简正级数解,得到其反向散射波形态函数.由形态函数计算了高斯脉冲入射到弹性球壳的回波波形,并建立了水下弹性球壳回波特性的数学模型.通过对弹性球壳形态函数和回波结构的仿真,分析比较了不同材料和不同厚度的弹性球壳形态函数和回波特性,并讨论了水下弹性球壳回波特性的影响因素.结果表明,水下弹性球壳的回波特性与球壳材料、球壳厚度和入射信号等因素有关.     

水下结构覆盖粘弹性材料降噪的复矢径法研究

采用改进的基于声压测量的复矢径虚源法,研究典型结构水下辐射声场及其粘贴粘弹性材料的降噪特性.采用SYSNOISE边界元软件获取测量面声压,脉动球声辐射验证软件计算的准确性,而单点激励球壳声辐射验证复矢径法的有效性.研究结果表明:结合声阻抗传递和界面耦合理论,通过优化单点激励圆柱壳内部双球虚源的复矢径缩比与位置,可进一步提高其声场计算精度,复矢径法在工程上比传统虚源叠加法更具操作性和实用性.     

并行计算水下大尺度弹性壳体的低频声散射

有限元与边界元耦合模型是研究水下弹性壳体目标低频声散射常用的数值方法。应用该模型计算大尺度弹性目标的声散射时需要大量的计算时间与存储空间,采用并行数值的方式可以解决这一问题。首先并行计算生成有限元矩阵和边界元矩阵,然后应用并行化的广义极小残差(GMRES)迭代算法求解大型非对称线性方程组。详细叙述了并行GMRES(m)迭代算法的执行过程,并以球壳的声散射计算为例分析了迭代步数对算法收敛情况的影响。最后计算了Benchmark目标模型的低频散射声场,分析了其收发分置散射目标强度以及表面声场的分布。     

复杂介质球对平面波电磁散射的解析解

利用球矢量波函数对复杂介质球电磁散射的解析解开展了理论研究,并给出了数值计算结果。方法是从无源麦克斯韦方程组,结合媒介的本征结构推导出含参数的矩阵方程,再由矩阵方程的非零解的存在条件解出方程中的参数,然后将解出的参数反代入矩阵方程得到矩阵方程的非零解,进而推出介质球中的电磁场的解析表达式,再利用在复杂介质球表面电场、磁场所满足的边界条件求得散射场。     

声场计算中奇异积分处理的新方法

为了利用物理声学方法计算任意目标的散射声场,基于VIJAYAKUMAR等人提出的求解奇异积分的方法提出了一种有效解决水声问题中的奇异积分的新方法,并利用MATLAB编程进行了仿真计算,得到了标准刚性球前向散射声场的回声,并将全局法运用到了非齐次方程中,仿真结果表明,该方法计算精度较高,计算速度满足工程需要。     

水下航行器控制规律的多目标优化

水下航行器是一个大规模复杂耦合系统,其航行结果由控制规律来决定.而控制规律往往同时受多种因素的影响.控制规律的优化就是一个多目标最优化问题.寻找一个解,使多个目标同时达到最优或对各性能指标加以综合评价是比较困难的.在水下航行器深度控制中以响应时间、操舵次数、航行深度的误差为优化目标.在纵平面内进行控制规律的多目标优化设计.根据水下航行器的力学特性,建立仿真模型,解算定深弹道,得出实际弹道与理论弹道的偏差信息.基于遗传算法良好的全局搜索特性,应用批处理遗传算法进行优化,最终得到控制规律的最优解.结果证明,优化后的解更有利于指导工程实践.     

大尺寸导体目标的低频宽带散射测量与仿真

用扫频方法测量了缩比模型的低频宽带雷达散射截面,通过变换得到大尺寸导体目标的低频宽带RCS;并利用时域有限差分方法对全尺寸导体目标的雷达散射截面进行仿真计算,也得到了大尺寸的导体目标的低频宽带RCS;结果表明了这两种方法的一致性,为获得大尺寸导体目标的低频宽带散射特性提供了可以信赖的手段.     

静水压与阻尼覆盖层对圆柱壳声辐射的影响

基于有限元和边界元法,对水下结构的耦合振动和声辐射进行了数值计算。首先利用ANSYS软件建立声振模型,并计算流固耦合振动;再利用SYSNOISE软件计算辐射声场,分析了水深及阻尼材料对加肋圆柱壳水下振动和声敷设的影响。结果表明：研究圆柱壳的水下声辐射时必须考虑静水压力的作用,阻尼材料能够有效降低结构的振动及声辐射。为实艇降噪治理方案的设计及效果预估提供参考。     

中段目标宽带雷达回波仿真及分析

优化雷达自动识别中段目标,对中段目标宽带雷达回波信号进行建模,为研究中段目标散射特性,实现雷达自动识别中段目标的重要基础,提出建立了微进动目标数学描述方程,采用一种移动散射点模型的散射中心位置计算方法,根据几何绕射理论计算了各散射中心的散射强度,得到了宽带雷达中段目标的回波模型,并针对两种典型目标运用该模型进行回波仿真,获得给定目标在特定战情下的回波仿真信号.仿真结果较好地反映出目标特征,为进一步进行中段目标的识别提供了理论分析依据.     

基于小波变换的水下显著性目标快速检测算法

目前地面显著性目标检测取得了较大进展,而水下场景具有较高的复杂性,导致水下显著性目标检测仍然面临诸多挑战。为了实现复杂水下环境的显著性目标快速检测,提出一种基于小波变换的水下显著性目标检测算法。对水下采集图像进行多级小波变换预处理,针对提取的低频子带图像,利用自适应中值滤波去除其中的斑点颗粒,对相应的高频子带进行显著性边缘检测以强化目标边缘信息。在此基础上,利用小尺度超像素分割与合并策略分割处理后的低频子带图像,通过基于区域对比度的显著性检测方法进行图像显著性计算。融合低频子带显著图和高频子带显著边缘图,得到最终的显著性检测结果。USOD公开数据集上的实验结果表明,在进行水下显著性目标检测时该算法的整体度量值达到93.9%,平均绝对误差低至3.08%,能较好地实现水下大目标和成群小目标的准确检测,且在处理大分辨率水下图像时具有良好的实时性,在CPU平台上每帧的显著性目标检测时间为168 ms,算法适用于水下机器人显著性目标快速检测应用场景。