水下对直升机探测技术研究

直升机辐射噪声是水下探测直升机的基础。讨论了直升机辐射声场指向性、频率特性及空气声向水下传播特性。结果表明,空气声入水折射波在水下传播具有余弦指向性特性,远距离传播损失与海底类型有关,与声源高度关系不大。最后分析了水下对直升机噪声的探测能力,结果表明水下探测直升机可行。     

基于基频检测和谐波识别的直升机探测技术

介绍了空气中直升机探测的研究状态和应用情况,分析了直升机噪声的特征,并根据其线谱、信噪比等特征,给出一种水下探测直升机的方案。结合基频检测和谐波提取等技术措施来实现对直升机的水下检测与识别,采用实测数据进行仿真,验证了技术方案的可行性。该技术不仅可以有效地识别直升机,还便于水下长时间待机装置的低能耗实现。     

潜载被动声呐对空探测技术

直升机或海上巡逻机等发出的噪声,有一部分通过水面传播到水下,因此通过水听器能够获取飞机的噪声特性,如飞机推进系统发出的噪声等。由于飞机所发出的噪声频率一般低于150 Hz,因此拖曳阵声呐(TAS)是探测此类噪声的最佳选择。探讨了自动目标探测、空中和水面/水下目标识别、快速空中目标定位估算以及空中目标分类等。通过仿真,列出了不同方法信号处理的结果 。     

矢量水听器在水下滑翔机上的应用研究

水下滑翔机通过改变自身浮力上浮和下潜,借助水动力实现前进滑翔运动,将其用于水中目标长时间、高隐蔽和大范围探测已成为当前研究的热点。通过在现有水下滑翔机平台上集成单个矢量水听器,研制出具有水中目标探测能力的水下声学滑翔机。对矢量水听器和水下滑翔机平台自噪声进行测试,分析了矢量水听器自噪声水平和平台主要噪声源,分析结果对指导滑翔机平台进行减振降噪处理和优化声学系统工作模式具有重要指导意义。利用2018年5月南海某海区水下声学滑翔机试验数据,分析水下声学滑翔机对水面航船目标的探测性能。结果表明,深海良好水文条件下,水下声学滑翔机对航速10 kn的试验船目标最远探测距离大于14 km.     

水下航行器流噪声分析及软件设计

文中针对水下航行器目标远程探测的需要,分析研究了流噪声的形成机理,给出了流噪声的分析方法,并根据实测流噪声数据格式设计研制了噪声数据分析软件.该软件分析精度高、易操作,可给出流噪声强度随航速变化的规律和功率谱等指标.应用该软件分析了水下航行器流噪声的实测数据,为水下航行器远程探测换能器的设计和安装提供了重要依据.     

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.     

基于谐波集检测的飞行目标水下声探测算法研究

螺旋桨飞机以一定高度在水面上飞行时,其噪声谱中的线谱存在明显的谐波关系。随着噪声由空气入水的跨界传播以及水下传播环境的变化,谐波关系有减弱的趋势。针对此问题,提出了基于谐波集检测与最强谱线检测相结合的检测算法。该算法采用门限调节因子来自适应地调整检测门限,提高了远距离低信噪比情况下目标的探测性能,可以有效地在水下环境检测螺旋桨飞机。水下单水听器接收的实测信号检测结果表明,对于巡航速度为36 m/s的螺旋桨飞机,探测距离可以达到2.48 km.     

水下航行器辐射噪声的仿真实现

在分析舰船等航行器的辐射噪声机理基础上,讨论了水下航行器辐射噪声的一般特性;并对水下航行器的噪声线谱、连续谱噪声以及噪声调制进行了数学建模;最后结合靶场某型模拟器装备的研制,对鱼雷辐射噪声进行了计算机仿真,该方法已成功应用于靶场装备。     

一种水下目标辐射噪声调制特征提取方法

水下目标辐射噪声的调制信号携带许多重要特征信息,本文在现代信号处理理论的基础上对其调制特征提取方法进行了探讨。首先,利用小波变换和多分辨率分析理论,提取水下目标辐射噪声的调制包络;然后选取具有明显调制特征的特定频段数据对其进行112维谱分析,得到了辐射噪声的谐波信息。该方法结合小波变换与高阶谱理论对调制谱进行提取,可同时利用小波的消噪和高阶谱对高斯噪声的天然抑制性。对实测噪声数据进行的仿真结果表明,该方法可以有效提取噪声中的动态调制信息且抗噪性良好,具有很好的应用前景。     

水雷爆炸对扫雷直升机的安全影响研究

水雷近水面爆炸时会产生水冢,同时引起上方空气域中压力场和速度场的变化,会影响扫雷直升机的安全。为了对直升机的安全进行评估,采用经验计算公式、水质点初始速度理论和数值计算方法对500 kg TNT在水下10 m爆炸产生的水冢高度进行了计算,得到了水冢演化过程,同时对空气域中的压力场和速度场进行了分析。将理论估算、数值计算和试验结果进行对比,两种理论估算方法得到的水冢高度偏小,数值计算结果和试验结果较为一致,证明了数值计算方法的合理性。1 000 kg TNT在水下10 m爆炸时水冢高度约为112 m,上方空气域的压力约为1个大气压,横向气流速度最大为15 m/s,垂向气流速度最大为29.8 m/s,可能对距水面100 m以内空气域中飞行的直升机安全带来影响。     

推进噪声测试系统

据“美国水下战中心网”报道，推进噪声测试系统(PNTS)(见封2彩图)是目前世界上唯一的陆基水下航行体辐射噪声测试系统．它所能测试的噪声不包括推进器噪声和流体噪声。该系统不仅可以测量水下航行体内部和外部辐射噪声，而且可以实时监控相应的测试状态。该陆基测试系统比水下外场测试成本低，并可提供的数据量更大，数据可信度更高。     

水下火箭发动机噪声测试与分析

以火箭发动机为动力的水下高速航行体在水下有重要的应用,通过水下火箭发动机噪声机理分析,提出了一种水下火箭发动机噪声测量方法,分析了测量误差的影响因素。通过海上试验实际测量,获得了水下火箭发动机工作时的真实噪声数据,进行了数据分析,提取并归纳了水下火箭发动机噪声的特征和特点。     

加速旋转螺旋桨脉动噪声干扰特性及抑制方法研究

提取船舶螺旋桨的加速度特征,是声纳导引头和智能声引信探测与分类港口水域机动目标的可行途径。首先分析了匀加速旋转螺旋桨的空泡体积脉动辐射噪声、脉动力辐射噪声和连续谱噪声的水声信号特征,给出被动声纳接收信号模型。进而基于该信号模型,分析了在一定条件下提取螺旋桨加速特征时存在的干扰问题,从而提出了基于分数阶Fourier域滤波的干扰抑制算法及相应的螺旋桨加速度提取算法,并给出了算法的实现步骤。最后,通过对水洞试验数据的分析,验证了算法的合理性。     

直升机噪声理论分析

该文从理论上分析了直升机的噪声特性。对直升机的旋翼噪声,给出了相应的理论估算公式,并根据估算公式,对某直升机的实测数据进行了分析。     

双谱幂次水下检测空中高速运动声源方法

提出一种水下检测空中高速运动声源的方法。采用波数积分方法对空气中运动声源激发的水下声场进行建模,仿真分析了水下接收信号的时域波形。并利用信号的时频域临近连续性和高阶谱抑制高斯噪声的特点,以信号的双谱替换DFT得到双谱幂次检测器,利用该检测器在高斯背景下检测空中声源水下噪声。仿真和实测数据处理结果表明,所提出的方法切实可行。     

高频辐射噪声近程传播特性研究

针对近程反鱼雷武器系统建设问题,研究了鱼雷高频辐射噪声的近场传播特性。采用小斜率近似（SSA）方法研究了粗糙海面的声散射特性,给出了具有高斯分布粗糙海面的2阶～4阶SSA双站散射系数计算公式,讨论了2阶SSA双站散射系数随海面粗糙度及入射角度不同的变化规律。并利用SSA双站散射系数计算了水下高频辐射噪声散射声场。仿真结果表明,粗糙海面的散射效应对高频辐射噪声传播产生较大影响,在研究声源/接收器位于近海面的高频辐射噪声传播特性时,应充分考虑海面的散射效应。本文的研究为分析浅海目标声散射特性时,是否需要考虑海面（海底）所引起的多途效应提供了理论依据。     

基于子波变换和神经网络的直升机目标识别技术

在分析直升机噪声特性的基础上，利用子波变换对直升机所辐射的噪声信号进行特征提取，并采取ＢＰ网络分类器，成功地识别了干扰背景中的直升机目标，实际数据处理的结果证明了该方法的有效性。     

火工分离螺母作动噪声的预示和解耦

火工分离装置在水下武器应用中,可能会由于其作动噪声过大的问题给目标带来暴露的风险。利用有限元+边界元的数值计算方法,建立了火工分离螺母作动噪声的仿真预示模型,展示了分离过程中瞬态辐射噪声的传播过程,分析了火工分离螺母作动噪声的来源和产生机理,结合试验和仿真模型计算了各声源的辐射声功率,对噪声源进行了定量解耦。研究结果表明,在10～6 000 Hz的频段内,内套筒撞击的贡献量约为50%,螺母瓣撞击的贡献量约为23%,燃烧噪声的贡献量不到1%,但是在低于400 Hz的低频段内,燃烧噪声的贡献较大,约为22%,仿真结果与试验测试结果一致性较好。     

一个新的串联式自适应谱线增强器

为了从非高斯噪声中有效增强水下目标辐射噪声中的线谱特征，提出了基于四阶累积量变步长极性迭代的自适应谱线增强器( FOCVSSBALE)，并与基于短时自相关的自适应谱线增强器（STABALE）串联，构造了一个新串联式自适应谱线增强器。该增强器对水下目标辐射噪声的线谱特征分量有二次增强作用，对环境噪声有二次抑制效果，对时变信号有良好的跟踪能力，而且计算量小。用水下某目标辐射线谱的实测数据，对该增强器的性能进行了仿真研究。理论分析和仿真结果表明，该增强器与单个的STABALE或FOCVSSBALE相比，能更有效提高信噪比、增强线谱特征。     

探测掩埋水雷和临时爆炸装置的磁和电磁方法

探测水下小目标的传统水声方法应该增加新技术即磁和电磁传感器的应用,利用这些技术补充现行的系统对于探测掩埋水雷和临时爆炸装置特别重要。磁性传感器用于探测水下大目标已有很长的时间,并在探测潜艇方面的发展达到可接受的水平。机载(安装在飞机或直升机上的)磁传感器已经成功地得到应用,而装备在无人机上使用的可能性正在验证。探测小型铁磁或非铁磁水下目标是另一个更为复杂的问题。对美、法、北约水下研究中心和波兰在利用磁探方法探测弱磁性水下目标领域所进行研究的精选结果给出了评论,评价了用于探测水下目标的某些计量系统,并选择了最佳的解决方法。同时也给出了有关利用电磁方法探测水雷和临时爆炸装置的非铁磁金属模型的初步研究结果。