UUV航向机动中拖曳线阵阵形及左右舷分辨

针对UUV拖曳线阵航速较慢,在遇到海流或航向机动进行左右舷分辨时,线阵阵形畸变现象导致的测向精度变化问题,通过采用Ablow和Schechter提出的缆索偏微分控制方程组对拖曳线阵的阵形变化进行数值求解,采用经典的波束形成方法获得拖曳线阵声呐发生阵形畸变后的波束响应曲线,对海流导致的线阵偏航、UUV航向机动导致的线阵畸变现象引起的波束响应变化进行仿真分析。结果表明：在稳定的侧向海流作用下,线阵发生偏转但基本维持直线型阵列,对目标方位的估计精度影响较小,但线阵探测获得的目标方位与目标相对UUV航向的方位有稳定偏差角度（线阵方向与UUV方向的夹角）,无法解决左右舷模糊的问题。在UUV进行航向机动时,线阵发生畸变弯曲,波束主瓣有所变宽,一定程度增加了目标方位估计的误差,但可获得对镜像源较好的抑制效果,实现了对目标的左右舷分辨。     

海流影响下垂直阵阵形估计研究

在利用垂直阵进行水声测量时,需要对水下阵形进行修正以提高测量增益.本文对垂直阵水下阵形形变的物理机制进行了研究,证明垂直阵在零浮力与定常流条件下阵形为抛物线.采用微元分解法对垂直阵在海流冲击下的阵形进行了理论预报,并利用多项式拟合的方法对垂直阵水下阵形进行了修正,阵形的修正精度可以达到10-2米级,满足了系统的测试要求.     

基于时延估计的分裂阵时域波束形成技术

大孔径拖曳线列阵受舰艇横向机动、洋流影响和水动力影响时会产生一定的阵形畸变,阵形畸变使得波束形成时阵列流型失配,进而降低了波束分辨率和信号的增益。在无法进行阵形估计时,基于时延估计的分裂阵时域波束形成技术将大孔径拖曳线阵分为左右双子阵分别做波束形成,通过最大似然时延估计算法估算对应波束的时延差,再依据估算时延差对左右波束进行延时求和得到最终的波束信号。仿真和海试数据证明,相对于全阵直接做波束形成的方法,基于时延估计的分裂阵的时域波束形成技术有效提高了波束分辨率和信号的增益。     

基于粒子群算法的水下多元线阵阵形有源校正方法

针对存在阵元位置误差的水下多元线阵,提出一种基于粒子群优化算法的远场有源阵形校正方法。该方法选用2个辅助源分时工作方式,利用无条件最大似然方位估计算法构建目标函数,并通过粒子群算法对阵元位置进行寻优。利用该方法对均匀线阵进行性能仿真实验。结果表明:该方法稳健性好、校正精度高,具有一定的应用前景。     

基于粒子群算法的水下多元线阵阵形有源校正方法

针对存在阵元位置误差的水下多元线阵,提出一种基于粒子群优化算法的远场有源阵形校正方法.该方法选用2个辅助源分时工作方式,利用无条件最大似然方位估计算法构建目标函数,并通过粒子群算法对阵元位置进行寻优.利用该方法对均匀线阵进行性能仿真实验.结果表明:该方法稳健性好、校正精度高,具有一定的应用前景.     

海底布放阵形位置的精确测量方法

采用辅助声源法进行海底阵形估计,当远场条件不能很好满足时,采用平面波模型计算阵元位置误差较大.为此,提出一种可以有效地克服此类误差、明显提高测量精度的新方法.仿真和海底试验数据分析表明:该方法较传统的辅助声源法有较大改进,是一种工程上很实用的估计方法.     

多自主式水下航行器轨迹精准跟踪控制方法

针对多自主式水下航行器轨迹跟踪控制中的不确定性问题,研究多自主式水下航行器轨迹精准跟踪控制方法。构建基于灰色预测的轨迹精准跟踪控制模型,利用灰色预测模型预测航行器航向角,构建一元多项式回归模型,拟合航行器初始航向角同预测航向角间的残差,优化灰色预测模型,提升航行器航向角预测精度。将航向角预测结果代入PID控制器内,通过计算航向角控制率确定位置误差、速度误差与加速度误差,通过控制上述误差实现航行器轨迹准确跟踪控制。实验结果显示该方法可在航行器不同运动特性下准确跟踪轨迹,并具有较好的控制效果。     

基于光电探测器阵列的光纤布拉格光栅传感系统解调方法

比较通用线阵CCD,光电二极管阵列(PDA),CMOS成像传感器和InGaAs成像传感器的原理、特点和性能,提出基于InGaAs成像传感器的光纤光栅传感解调方法,并设计基于线阵InGaAs成像传感器的光纤光栅传感解调系统,利用该系统对应力和温度变化进行传感测量实验,验证系统的实用性。基于线阵InGaAs成像传感器的解调系统不仅测量精度和分辨率很高,响应速度快,而且从根本上改变了传统光纤光栅传感解调系统结构尺寸,光纤光栅传感解调仪工程实用化奠定了基础,具有很好的应用前景。     

水声二维角估计中几种基阵的方向图比较

均匀圆阵、矩形面阵和十字阵是水声二维角估计中最常见的3种基阵阵形.在相同阵元数和目标方位参数的条件下,对这几种阵形方向图的相关技术指标进行了性能分析.仿真结果表明,均匀圆阵分辨力较高,矩形面阵空间增益最高.     

定常流作用下垂直阵线形预报及测量

在工程应用中,通常采用悬挂重物的方式减少垂直阵因水流作用所产生的偏角。本文建立了垂直阵的阵形预报模型,采用微元分解及循环迭代的计算方法对长垂直阵在水流作用下的形变作出预报。另外还设计了一套用于现场监测阵形的声学方法,并在实测中采用该方法对预报模型进行了验证。结果表明预报模型是准确的,可以在实际的测试中应用,并指导阵形设计和工程布放。