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%。     

拖曳线列阵声呐及其左右舷分辨方法概述

概述了拖曳线列阵声呐的发展概况,重点总结了国内外拖曳线列阵声呐左右舷分辨方法的发展情况,包括传统单根线列阵左右舷分辨方法、三元水听器组左右舷分辨方法、双线阵左右舷分辨方法和矢量水听器线列阵左右舷分辨方法等。本文对于拖曳线列阵声呐的相关研究具有一定的参考价值。     

一种基于目标跟踪的单线阵左右舷分辨方法

常规的单线阵声呐存在左右舷模糊问题,严重制约了其使用效能。本文提出一种基于目标跟踪的单线阵左右舷分辨方法,首先对目标进行镜像处理,形成左右舷"目标对",然后将平台机动与目标跟踪结合起来,通过跟踪目标的速度差来自动判决目标左右舷。仿真结果表明,平台通过小角度机动,经过2个扫描周期就可以很好区分目标左右舷,验证本方法的有效性与可行性,具有一定的工程应用价值。     

舷侧阵振动噪声高波数特性分析

舷侧阵是一种安装在水下航行器两舷的声呐基阵.舷侧阵充分利用载体尺度以增大基阵孔径,降低基阵的工作频率,提高基阵的探测性能.舷侧阵直接安装在水下航行器壳体上,振动噪声是其主要的噪声干扰,有效抑制振动噪声是提高舷侧阵探测能力的基础.本文通过实验研究,验证了舷侧阵振动噪声的能量主要集中在高波数区,其峰值位于壳体弯曲波数.在此基础上,建立了舷侧阵振动噪声波数频率谱模型,为舷侧阵振动噪声抑制方法研究提供了模型支持.     

拖线阵目标左/右舷分辨技术研究(Ⅱ)——噪声相关性模型

本文给出了利用三元水听器组实现拖线阵目标左右舷分辨的噪声相关性模型,进行了理论分析和计算,通过对实验数据的处理和分析,验证了理论计算的结果,并将处理算法扩展到宽带情况。研究结果表明基于噪声相关性模型的三元水听器组是能够进行左右舷分辨的,并且算法简单,易于工程实现。     

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。     

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"–3d B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"–3d B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。     

拖曳线列阵声呐判断左右舷模糊方法研究

潜艇性能的不断提高,促进了拖曳线列阵声呐的快速发展.拖曳线列阵声呐有其独特的优点,但它的左右舷模糊问题靠其本身是无法克服的.本文分析了判断左右舷所用的转向法及与其他声呐协同法的不足之处,同时提出了2部拖曳线列阵声呐协同使用的方法.     

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.     

船舶声呐部位自噪声的预报方法及其控制技术

本文简要地分析了舰船艏部声呐罩内自噪声的特征，比较全面地综述了艏部声呐和舷侧阵声呐自噪声的预报方法，内容包括弹性平板——矩形腔模型、半解析半试验方法、统计能量法和波数法；同时综述了声呐自噪声的控制技术，内容包括艏部声呐罩线形的低噪声设计方法、声呐罩结构和材料的低噪声设计技术、舷侧阵柔性涂复层技术以及水下声障板设计技术。     

一种用于小横截尺寸三元水听器组的左右舷分辨技术

针对小横截尺寸三元水听器组的左右舷分辨问题，文中提出了一种新的移相方法实现左右舷分辨。与原有的三元水听器组左右舷分辨技术相比，该方法不要求三元水听器组的横截尺寸与信号频率相匹配，并且计算量较小，易于实时实现。经过理论分析和仿真实验，证明了文中提出的新的移相方法应用于小横截尺寸三元水听器组，能够有效地解决拖曳线列阵的左右舷分辨问题，具有良好的工程应用前景。     

分裂阵宽带相关检测在圆阵中应用

宽带能量检测作为一种非相关检测方法广泛应用于被动声呐中,但是在复杂环境下其检测性能迅速降低。为了实现分裂阵半波束在圆阵中的应用,本文通过对圆阵的半波束相位差推导和仿真,将分裂阵半波束应用于圆阵的宽带信号检测中,给出一种应用于圆阵的分裂阵宽带相关检测方法。该方法能有效地改善目标方位分辨率,提高被动声呐的宽带检测性能。仿真和试验数据处理结果验证了该方法的有效性,易于工程应用。     

分裂阵宽带相关检测在圆阵中应用

宽带能量检测作为一种非相关检测方法广泛应用于被动声呐中,但是在复杂环境下其检测性能迅速降低.为了实现分裂阵半波束在圆阵中的应用,本文通过对圆阵的半波束相位差推导和仿真,将分裂阵半波束应用于圆阵的宽带信号检测中,给出一种应用于圆阵的分裂阵宽带相关检测方法.该方法能有效地改善目标方位分辨率,提高被动声呐的宽带检测性能.仿真和试验数据处理结果验证了该方法的有效性,易于工程应用.     

拖船噪声信号重构及抵消方法中的经验模态分解算法

拖曳线列阵声呐性能受到多种因素的影响,其中最主要的是拖船辐射噪声和海洋环境噪声。其中,拖线阵声呐受拖船辐射噪声影响最明显,已经到了必须要解决的地步,不然其无法发挥其检测通过尾流自导方式接近的威胁的作用。本文将着重研究影响连续单频信号的1/4波长,以及分裂阵互谱相位差的特性,并据此提出基于矩阵元素的解决方法。     

强声源对低频主动拖线阵声纳的干扰效果研究

针对低频主动拖线阵声纳通过发射低频声信号对水下目标进行探测这一特性,提出了使用强声源对低频主动拖线阵声纳实施压制性干扰的方法,并对影响强声源干扰效果的因素进行了仿真分析。结果表明,在综合考虑这些影响因素的前提下,使用该方法能够达到较好的干扰效果。     

基于舷侧阵的MVDR波束形成算法研究

针对鱼雷舷侧阵的方位估计,研究了阵元域MVDR波束形成算法,此算法较常规波束形成算法在分辨能力上已有了很大的提高,但阵元域MVDR是对阵元域的信号直接处理,计算量较大,在低信噪比时分辨能力下降,限制了其在声纳系统上的应用.文章提出的波束域MVDR(BMVDR)波束形成算法就是为了克服阵元域MVDR的缺点.通过理论分析及计算机仿真,表明BMVDR算法的性能优于MVDR与常规波束形成(CBF).     

小型水下航行器舷侧阵流噪声抑制原理和仿真分析

在小型水下航行器上加装舷侧阵,可有效增大基阵孔径,提高探测能力.流噪声是小型水下航行器舷侧阵的主要背景噪声之一,其激励源为阵表面的湍流边界层起伏压力.抑制流噪声是提高小型水下航行器舷侧阵声接收性能的重要途径.本文通过小型水下航行器舷侧阵的波数域响应函数建模给出了流噪声计算方法.仿真分析结果表明,采用面元水听器和表面覆盖粘弹性层相结合,可滤除湍流边界层起伏压力的高波数成份,从而有效抑制小型水下航行器舷侧阵的流噪声.     

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。     

一种水面无人艇拖线阵自主收放系统设计

任务载荷的自主收放是无人船搭载任务载荷完成海洋探测任务的关键,本文设计一种无人船拖线阵自主收放系统,从总体设计、机械结构、液压驱动、自主控制等方面做全面阐述。海上试验证明,该收放系统能够在无人船海上机动时,安全可靠地实现大缆长变直径拖线阵的自主收放、存储、拖曳等功能,在无人干预下可自主实现拖线阵的可靠释放和回收,为我国无人船开展声学探测任务奠定了技术基础。     

舷侧阵声纳自适应噪声抵消器的海试数据处理

自适应本舰噪声抵消技术已成为舷侧阵声纳信号处理技术中的主要研究课题,实艇数据分析对寻求舷侧阵声纳自适应噪声抵消的实用方法有着重要的意义.结合实艇数据,本文对潜艇舷侧部分自噪声分布及特点;舷侧阵的最佳安装和噪声传感器的布置;自适应噪声抵消器的实用结构和算法;理想参考通道数据融合等问题进行了分析.