基于短基线组合系统实现浮标阵水下目标运动轨迹精确测量

针对水声定位浮标基阵的水下运动目标的轨迹测量时,由浮标水下阵元位置误差引起系统的误差,提出以短基线组合定位系统的浮标水下阵元坐标实时测量校准方法。仿真结果表明,采用短基线组合定位技术,能保障浮标水下接收阵元的定位误差小于0.3 m,系统水下定位误差小于3 m,满足对水下目标轨迹的精确测量技术要求。海试结果证明效果可靠。     

一种特殊的非均匀水声阵列稀疏重构方法

为了提高阵元的利用率和水下目标的测向精度,提出了一种特殊的非均匀水声阵列稀疏重构方法。利用2个均匀线性子阵列组成一个非均匀线性阵列作为信号的接收阵列,经过角度划分的非均匀线阵阵列流型阵作为观测阵,采用观测矩阵对信号进行投影测量得到观测值,从观测值中重构原信号进而得到方位信息。在相同分辨条件下,非均匀水声阵列技术可利用更少的阵元来识别更多的水下目标,因而极大地降低传统水声阵列的复杂度。在低先验知识、低信噪比条件下,提高了水声阵列的测向精度。     

水声定位标定系统水下基准位置不确定度分析

水声定位标定系统中水下基准(模拟目标声信号)位置的测量精度直接影响到对水声定位系统定位误差的考核。通过对水下基准中心位置不确定度的分析,为系统减小水声定位系统测量误差提供了理论参考,经海试证明该不确定度分析方法对提高水声定位系统标定精度有效。     

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.     

非同步长基线水声定位系统误差仿真分析

测量精度的高低是表征一个测量系统技术性能优劣的重要指标.根据非同步长基线水声跟踪定位系统的定位原理,建立了系统误差分析数学模型,进行了大量的综合精度仿真计算,分析了交会误差、测时误差、基元位置误差等对定位精度的影响,以及目标在阵内阵外的误差分布情况.     

水声定位标定系统信号回波测量方法研究

水声定位标定系统中水下基准(模拟目标声信号)位置的测量精度直接影响到对水声定位系统定位误差的考核。本文介绍了在对模拟目标声源进行定位时的回波信号测量处理,同时对不同频率下的定位精度进行仿真,证实了信号处理的准确性,为工程应用提供理论参考。     

三维压差式矢量水听器定向性能分析

由于压差式矢量水听器是通过声压梯度来近似测量质点的振速,因此声场计算误差必将影响其定向精度.从理论上对三维压差式矢量水听器定向性能进行了分析,推导了由声场计算误差引入的目标俯仰角和方位角误差公式.此外,利用平均声强流定向算法,通过仿真详细分析了矢量水听器各阵元幅度和相位不一致、阵元间距、积分时间和信噪比等因素对目标定向精度的影响.仿真结果对三维压差式矢量水听器的制作及实际工程应用均有指导意义.     

高精度水下基准位置测量及误差分析

水下基准位置的精确测量是水声高精度定位标定系统的关键技术,它的方位精度直接影响到水声定位系统定位误差的计量。文章详细分析了水下基准安装柱扰曲形变、GPS定位误差、罗经测向误差、纵倾横摇角测量误差对高精度定位标定系统水下基准位置的影响,为工程应用上的误差控制提供了一定的理论支持。     

智能鱼雷攻潜部位及攻击角测量方法与误差分析

研究了一种基于实艇靶舷侧阵的末弹道二维跟踪定位模型,给出了鱼雷攻潜过靶部位及水平攻击角的计算方法,分析了测量误差并进行仿真.分析及仿真表明,采用该定位模型,鱼雷攻艇部位的测量精度可达2 m,在艇正横方向大约±60°开角范围内,水平攻击角的测量精度可达2°.在引起攻击角测量误差的各因素中,同步误差和目标深度装订误差影响较大,声速装订误差和基阵变形引起的误差较小.     

基于分数阶傅里叶变换的非同步水下测距影响因素研究

如何提高水下测距精度是水声测距的要点和难点。本文采用线性调频信号(LFM)为发射信号,使用分数阶傅里叶变换(FrFt)处理提高距离分辨率,在已测海底深度的前提下,利用界面反射信号与直达信号的声程差对非同步条件下测量水下声源的精确距离的影响因素进行研究,并通过海上实验验证得到使用LFM信号利用分数阶傅立叶变换可有效提高测距精度,在已知海深的前提下可精确测量非同步发射源位置,测量精度与已知海深精度和发射信号时间带宽积有关。     

基于单一线列阵的水下测速技术研究

利用水下声音可有效传播特征，提出了利用单一线列阵测试水下运动目标速度的方法．利用不同时刻运动目标和线列阵之间的几何关系，建立了速度测试的数学模型．本文介绍了最大拟然算法和信号相位匹配原理算法，用于高精度求解运动目标的方位角（DOA）．对速度测试误差影响的关键因素进行了分析，提出了测试系统组成：在运动目标相隔一定距离部位上安装两发射不同频率的换能器，在距运动目标不远处布上装有电子罗盘和深度传感器的线列阵，同时配备有信号采集记录仪．推导了系统特别是线列阵的参数要求．考虑工程上实际误差并进行仿真计算，仿真计算表明，一个孔径小于1m的16元阵均匀线列阵的速度测试误差小于4％．消声水池和水库试验进一步验证了模型和仿真计算的正确性．     

浅海环境中水下物体声目标强度物理意义的讨论及模式滤波测量法

水下运动平台的声目标强度测量试验多在浅海环境中进行。文章根据简正波理论推导了基于平均测量法的浅海环境中水下物体声目标强度TS的解析表达式,深入分析了TS的物理意义。分析表明,在确定的方位角上,TS与分布在一定范围内的垂直入射角兹i和散射角兹s所对应的目标散射函数值有关,兹i和兹s是离散的,其取值取决于简正波阶数;同时,TS还跟海洋环境和测试距离有关,当测试距离非常大时,约等于自由场声目标强度TSfree。文中还提出了一种基于垂直发射阵和垂直接收阵的声目标强度测量方法,即模式滤波测量法（Modal-Filtering Measurement,MFM）。理论分析表明,MFM法具有很好的抗界面混响性能,并且跟平均测量法和垂直阵常规测量法相比,具有更高的测试效率,测试结果更接近自由场声目标强度。     

有限水深下舱段模型水下声辐射圆柱形阵列测量研究

在水面舰艇的研发阶段,随着对其声隐身性能指标的提高,一般采用数值仿真或者舱段模型试验来考核并优化其声学设计。对于舰艇水下声辐射预报方法,也会利用舱段模型试验来验证。考虑试验成本、操作便利性和背景噪声等因素,一般将舱段模型放置在露天水池进行水下辐射噪声测量,因此开展舱段模型在有限水深露天水池的水下声辐射测量研究非常有必要。为了分析有限水深露天水池中舱段模型水下辐射噪声圆柱形阵列测量方案的合理性,本文对在2种水域模型的封闭半圆筒结构水下声辐射进行数值仿真,并对小水线面双体船缩比模型进行了露天水池试验和噪声估算。分析计算和实测结果,验证了有限水深露天水池中舱段模型水下辐射噪声圆柱形阵列测量方案的合理性。该研究成果对于露天水池中舱段模型水下辐射噪声测量试验具有指导意义。     

一种合作目标轨迹的处理方法

在使用声图测量的方法对扫描区域内的目标进行定位时,由于声图定位的局限性,使得目标的定位轨迹出现一定的误差.为了有效减小定位误差,提出了采用“圆筛”和α-β滤波相结合的方法处理目标轨迹.由实验数据处理证明,此方法可以有效减小目标航迹抖动,并且可以实现目标轨迹的平稳过阵.     

雷达目标电磁散射的水声模拟

水声模拟是雷达目标电磁散射特性测量的具有明显优势的一种新方法。首先从电磁波和声波的波动方程出发,分析了在一定边界条件下二维目标声波与电磁波散射的对应关系;其次针对三维电大尺寸的复杂目标,分析了对其进行水声模拟测量的可行性;最后,通过对平板目标的测量实验验证了水声模拟方法的正确性。     

深海矢量噪声场声传播特性研究

矢量声压振速联合处理是建立在信号的声压和质点振速相位基础上,海洋环境边界对声传播的影响将改变矢量声场声压和质点振速的幅度和相位特性。文章根据南海环境条件和水下目标辐射噪声测量采用矢量简正波理论估算海面非相干偶极子噪声源和水下点声源矢量场的幅度和相位随深度的变化,并对矢量水听器测量系统获取的南海典型深度上的背景噪声数据进行了分析。结果表明:深海背景噪声声压谱级在500 Hz以下基本上不随深度变化,在500 Hz-3 kHz频段浅深度背景噪声声压谱级略高于较深深度的背景噪声声压谱级;背景噪声的垂直质点振速谱级要小于声压和水平质点振速谱级。     

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。     

助飞式水声对抗器材落点测量方法及误差分析

助飞式水声对抗器材落点精度海上试验因海况、测量手段等因素限制一直是试验的重难点问题。本文从分析助飞式水声对抗器材基本工作原理和其落点精度影响因素入手,即光学定位法、水声定位法、人工定位法和遥测定位法四种落点精度海上试验的测量方法。对四种测量方法的优势、劣势进行了对比分析,提出了一种基于Matlab软件的数据处理方法,并对测量结果的误差进行了对比分析,综合提出了根据海上试验环境条件和测量保障条件进行海上试验的优选原则。     

潜艇上方近场水下辐射噪声双峰特性的实验研究(英文)

The double-peak characteristic of underwater radiated noise in the near field on top of the target submarine was analyzed in depth on the basis of submarine test data on the sea. The contribution of three major noise sources to the radiated noise of a submarine were compared and analyzed, and emphasis was put on the original source, production mechanism, and their correlative characteristics. On the basis of analysis on underwater tracking and pass through characteristics of the target submarine, the double-peak phenomenon was reasonably interpreted. Furthermore, the correctness of the theoretical interpretation was verified adequately in real submarine tests. The double-peak phenomenon indicates that the space distributing character on submarine radiated noise are both asymmetrical with time and space, whereas that is provided with directivity. Studying the double-peak phenomenon in depth has important reference value and meaning in engineering practice for understanding the underwater radiated noise field of submarines.