舰载捷联式猎雷声纳基阵数学平台的建立与仿真研究

分别建立猎雷声纳基阵在舰艇作摇摆运动、荡运动及摇摆引起基阵线位移情况下的基阵伺服系统转角指令信号与指向控制信号、艇运动姿态角变换关系的数学平台模型并进行计算机仿真验证；仿真结果证明所建平台模型的准确性，为“捷联式”猎雷声纳基阵建立稳定平台和控制稳定系统的实现提供了理论依据。     

基于复合控制的声纳基阵姿态稳定系统

根据声纳基阵姿态稳定系统的性能指标和动态要求，分析了声纳基阵的控制稳定回路，建立声纳基阵姿态稳定系统的数学模型，并用经典复合控制算法实现声纳基阵姿态稳定系统的控制．该伺服系统包括速度环和位置环以及前馈控制，因此该系统是一个复合控制系统。用MATLAB语言进行系统仿真，仿真结果说明系统具有良好的控制性能。     

舰船声纳系统一体化探讨

论文首先从舰船总体角度阐述了舰船声纳系统一体化的含义,然后分析了国外舰船声纳系统发展现状和发展趋势,并从平台布阵、系统体系结构、基阵形式、数据融合、维护保障等方面探讨了一些实现舰船声纳系统一体化的关键技术.最后提出了舰船声纳系统一体化的几点建议.     

基于自抗扰控制器的声纳基阵姿态控制器设计与仿真

针对声纳基阵对高精度姿态稳定的需求,设计了一种基于自抗扰控制器的声纳基阵姿态控制器,建立了数学模型,并进行了计算机仿真.仿真结果表明,该控制器具有良好的控制性能和系统响应的实时性.     

舰载雷达两轴转台稳定方程推导

舰载雷达两轴转台系统机械结构简单,可对雷达天线法线的姿态角进行控制以保证雷达波束指向,但在舰船发生摇摆时,雷达波束绕天线法线发生旋转.本文分析了大地直角坐标系和舰船直角坐标系的关系,在舰船直角坐标系中对舰载雷达两轴转台系统的姿态角进行定义,用空间解析几何法推导出已知舰船平台罗经信号、天线法线姿态角时两轴转台系统的稳定方程和波束旋转角方程,为舰载雷达两轴转台系统的伺服控制和波束相关补偿提供理论依据.     

基于自抗扰控制器的猎雷声纳基阵姿态稳定系统研究

依据声纳基阵姿态控制稳定回路数学模型及工作环境的特点,采用具有非线性结构的自抗扰控制器实现了声纳基阵姿态稳定系统的控制.仿真结果说明,稳定系统的动、静态性能满足指标要求;与经典的PID控制效果相比,控制性能得到了全面改善.     

舰载雷达两轴转台稳定方程推导

舰载雷达两轴转台系统机械结构简单,可对雷达天线法线的姿态角进行控制以保证雷达波束指向,但在舰船发生摇摆时,雷达波束绕天线法线发生旋转。本文分析了大地直角坐标系和舰船直角坐标系的关系,在舰船直角坐标系中对舰载雷达两轴转台系统的姿态角进行定义,用空间解析几何法推导出已知舰船平台罗经信号、天线法线姿态角时两轴转台系统的稳定方程和波束旋转角方程,为舰载雷达两轴转台系统的伺服控制和波束相关补偿提供理论依据。     

舰载猎雷声纳基阵动力学特性研究

研究动基座上捷联式猎雷声纳基阵的动力学特性，首先给出声纳基阵的动力学模型，考虑声纳基阵的三轴框架结构特点及猎雷艇这一动基座的存在，着重对声纳基阵的动力学特性进行深入的分析和研究，揭示出其时变、非线性、强耦合的动力学特性，同时指出惯量矩阵的特殊性质，计算机仿真结果表明了理论分析的正确性。分析结果对于掌握系统本质，设计高精度，强鲁棒性的声纳基阵控制稳定系统提供了理论依据。     

舰船摇摆下探雷声纳工作参数优化设置研究

针对舰船摇摆下,探雷声纳工作参数难以确定的特点,建立了舰船摇摆模型和探雷声纳多波束照射海底模型,定义了探雷声纳有效搜索面积,给出了舰船摇摆下探雷声纳工作参数的最优化设置建议,该方法简便有效,为探雷声纳的作战使用提供了依据。     

舰船姿态坐标变换及稳定补偿分析

分析了现有舰船姿态坐标变换的方法及其存在的不足.结合舰船平台罗经测量舰船姿态的原理,明确指出虽然舰船姿态变化是随机的,但是平台罗经测出的舰船姿态是按照一定顺序进行的,由地理坐标系(惯性坐标系)到舰船甲板坐标系的坐标转换必须按照航向--横摇--纵摇的顺序进行;而由舰船甲板坐标系到地理坐标系的坐标变换必须按照纵摇--横摇--航向的顺序进行,并推导建立了舰船姿态变换方程,为舰船稳定平台及舰船姿态补偿的实现提供了理论依据.该研究成果也可在航空航天、天文及控制领域推广应用.     

贝叶斯假设方法在水声成像声呐阵控制中的应用

在对水中目标轮廓进行水声成像时,可设计声呐阵中各声呐单体对目标分割识别,利用贝叶斯假设方法,解决多声呐单体识别结果的目标最终识别问题,实现声呐阵的有效控制。     

MIMO声呐目标检测性能分析

重点研究MIMO声呐的目标检测性能,为MIMO声呐布阵方式和工作模式等的选择提供理论依据。通过理论分析给出了MIMO声呐接收机工作特性(ROC)曲线的表达式,分别包括并列式和分布式MIMO声呐,同时给出了相控阵、SIMO和MISO等形式声呐的ROC表达式。通过示例比较了相同情况下并列式MIMO声呐、分布式MIMO声呐、相控阵声呐和常规多基地声呐的ROC曲线。结果表明,相同条件下相控阵声呐波束指向方向上的目标检测概率高于并列式MIMO声呐,做脉冲积累的并列式MIMO声呐可以得到与相控阵声呐相同的检测性能,低信噪比时并列式MIMO声呐和相控阵声呐的目标检测概率高于分布式MIMO声呐,高信噪比时分布式MIMO声呐可以得到较高的检测概率,采用多个发射阵元的分布式MIMO声呐性能优于使用一个发射阵元的常规多基地声呐。     

一种多阵联合的拖线阵左右舷分辨方法

左右舷模糊一直是困扰拖曳线列阵声呐使用的关键技术,其制约了拖线阵声呐的使用效能。现有声呐系统装备的首端阵和舷侧阵均具有左右舷分辨能力,其与拖线阵声呐的信息互补性为拖线阵左右舷分辨提供了可能。文中提出一种多阵联合的拖线阵左右舷分辨方法,即利用舷侧阵和拖线阵公共频段的联合波束形成技术实现拖线阵的左右舷分辨,通过仿真分析验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法能够实现拖线阵左右舷分辨,平均分辨正确率不低于90%。     

等效阵长对声压线阵声呐空间增益的影响分析

为了研究声压线阵声呐空间增益的影响因素,就同等阵元个数情况下线阵声呐等效阵长与波束形成结果的关系进行仿真分析.首先,建立了直线阵、圆阵、半圆阵和太极阵的声压线阵声呐模型,定义了线阵声呐等效阵长的数学表达式,对线阵声呐等效阵长的进行了对比分析.其次,引入"–3dB波束宽度"概念,通过蒙特卡罗试验,得出了线阵声呐等效阵长与"–3dB波束宽度"之间的反比关系.最后,对多目标情况下的波束形成仿真结果进行对比分析,验证了等效阵长对线阵声呐空间增益的影响关系.     

声纳电子平台稳定及束控技术探仿

介绍了声纳电子平台稳定及束控技术的一般实现方法,并针对声纳系统较常使用的声基阵——圆柱阵,分析了一种基于母线错层布阵的改进型电子平台稳定及束控方法。同时针对圆柱阵的不同成阵方式,对电子平台稳定及束控的效果进行模拟仿真。     

宽容性体积阵优化波束形成

为适应低频吊放声纳的发展,具有收扩功能的体积阵作为一种重要的水听器基阵结构形式得到了广泛的应用.体积阵的波束形成也受到越来越多的关注,一般利用自适应的方法对体积阵进行波束形成权系数设计.实际应用中由于基阵结构杂乱散射、反射的影响,阵列响应向量存在一定的误差.为保证系统的正常工作,权系数的宽容性格外重要.利用最差情况性能最优化的思想对权系数进行优化,通过实验验证了这种优化的有效性,大大提高了权系数的宽容性,改善了系统工作性能.     

水下潜器首部声基阵区流噪声研究方法

水下潜器在航行过程中,主要使用声呐来探测敌方舰艇以及自身位置.主声呐一般安放在潜艇首部位置,可分为主动声呐与被动声呐.在探测目标时,噪声是2种声呐系统都必须克服的干扰因素.针对自噪声中的流噪声,首先使用LES模型对水下潜器的外流场进行仿真计算.在获得流场中的脉动压力分布后,将其导入基于Lighthill声类比理论的声学软件ACTRAN中进行声场仿真计算,实现了对水下潜器首部声基阵区流噪声的数值预报.研究了航速、共形阵的安装位置和基阵单元安装面形状对声基阵区流噪声传播的影响.结果表明:航速越大,流噪声越大;增大声呐安装面与导流罩的距离以及使用较光滑的安装面,可以减小声基阵区流噪声的大小.     

猎雷艇声纳基阵俯仰角姿态伺服系统变结构控制

本文对猎雷艇声纳基阵俯仰角姿态伺服系统分别进行了频域法控制规律的设计和变结构控制律的设计，对两种设计由于基阵附加惯性力矩的变化而引起系统参数变化的工况进行了数字仿真，并给出了仿真结果。     

水下爆炸声源对抗低频声呐干扰效果研究

在分析水下爆炸声源声学特性的基础上,研究了水下爆炸噪声对低频被动声呐的对抗机理,以圆柱形基阵为例,对不同水声干扰弹装药量、干扰弹到潜艇距离以及海况等级条件下对声呐主瓣、旁瓣的压制干扰效果进行仿真分析。结果表明,与传统噪声干扰器相比,水下爆炸声源对声呐的干扰效果更为明显,能显著降低声呐的探测距离,可为己方舰艇的机动规避和后续对抗创造有利条件。