舰船轴频电场数据的采集与处理研究

舰船轴频电场是极其重要的目标识别特征之一。为了对其开展深入研究,研制了一套基于MSP430单片机的舰船轴频电场采集系统,获取海洋环境电场和舰船的轴频电场信号。对数据分析后发现:信号在近海港口易受强冲击干扰的影响,给目标检测带来困难。针对这种情况,首先对轴频电场数据进行预处理,利用一阶差分法去除数据中的奇异项,利用最小二乘法去除趋势项;然后通过自适应线谱增强器输出信号,结果证明该方法有效压制强冲击背景噪声,经过处理后的数据可直接用于舰船目标检测。     

基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型仿真

舰船轴频电场的频率为1~7 Hz之间,频谱具有明显的线谱特性,是舰船重要的特征信号。目前主要通过时谐电偶极子模型计算舰船的轴频电场分布。本文针对时谐电偶极子模型信号源失真的问题,利用有限元方法具有适应复杂结构、精度高的优点,以舰船的防腐蚀电流为依据,建立基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型,并对模拟源模型的计算结果进行分析。结果表明:模拟源模型能计算出时谐电偶极子模型忽略掉的垂直于舰船的电场分量,提高了舰船轴频电场计算的精度;同时模拟源模型能够更准确的计算出舰船的近区轴频电场,特别是为水下兵器的电引信设计提供理论指导。     

基于时谐电偶极子模型的舰船轴频电场衰减规律研究

由于舰船轴频电场在浅海环境下传播距离较远,因此成为舰船探测的特征信号源。本文基于时谐电偶极子模型,通过数值仿真对舰船轴频电场衰减规律进行研究。结果表明,海底平面上,舰船轴频电场纵向分量随距离的衰减速率要小于横向分量,轴频电场沿横向的衰减速率要大于其沿纵向衰减速率。17 Hz频段内,轴频电场衰减受信号频率影响较小。海底平面上,轴频电场衰减速率随着海床电导率增大而明显增大。     

基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型仿真

舰船轴频电场的频率为1 ～7 Hz之间,频谱具有明显的线谱特性,是舰船重要的特征信号.目前主要通过时谐电偶极子模型计算舰船的轴频电场分布.本文针对时谐电偶极子模型信号源失真的问题,利用有限元方法具有适应复杂结构、精度高的优点,以舰船的防腐蚀电流为依据,建立基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型,并对模拟源模型的计算结果进行分析.结果表明:模拟源模型能计算出时谐电偶极子模型忽略掉的垂直于舰船的电场分量,提高了舰船轴频电场计算的精度;同时模拟源模型能够更准确的计算出舰船的近区轴频电场,特别是为水下兵器的电引信设计提供理论指导.     

基于时谐偶极子模型的舰船轴频电场特性分析

基于电磁建模方法,通过时谐偶极子模型在深海环境下产生的交变电场信号,对舰船的水下轴频电场进行仿真模拟。考察了舰船在不同测量深度上的电场分布特性,并对多种影响因素进行对比分析,为基于水下电场特征控制的舰船隐身提供理论基础和数据支撑。     

基于有限元分析的舰船轴电流仿真研究

船体由于腐蚀会产生腐蚀电流,腐蚀回路中的轴电流反映了舰船电场的大小。明确了轴电流的等效电路,建立舰船有限元模型,利用ANSYS软件求解分析了轴电流的大小,分析了轴电流等效电路的各主要参数。轴电流等效电路可用于舰船电场预测和阴极保护设计等。     

舰船水下低频电场及其防护

舰船电场和低频电场已经被用作水中制导武器引信的信号源，舰船电场分为静电场和交变电场，静电场由不同的金属在海水中构成的腐蚀原电池或进行船体水下部分防腐蚀所采取的防腐措施等原因造成，由螺旋桨轴的转动引起的调制作用产生了交变低频电场，现主要讨论采用主动轴接地和有源电场补偿方式对交变低频电场信号的控制。     

浅海中影响运动舰船轴频电磁场的因素

舰船轴频电磁（EM）场可应用于新型鱼水雷武器引信,运动舰船轴频电磁场建模可通过运动的垂直时谐偶极子实现.本文通过运动垂直时谐偶极子在浅海环境下产生的电磁场的研究分析了不同影响因素对舰船轴频电磁场的影响.运用基于汉克尔变换式的FFT变换算法对偶极子所得到的电磁场解析式进行了数值模拟,模拟得到了不同影响因素下舰船轴频电磁场的仿真结果.     

舰船电场隐身技术

由于电场探测跟踪技术的发展和电场引信水雷的存在，研究舰船的电场隐身技术具有极其重要的军事意义。介绍了舰船腐蚀防护静电场、轴频电场、工频电场等不同类型舰船电场产生的原因，并阐述了国外为减少舰船电场所采取的防护措施：如利用有限元和边界元的ICCP系统计算机辅助设计，使得在有效保护船体的前提下，舰船的防护电场降至最低；采用电场防护系统及电磁保护结构工艺等措施来尽量消除已形成的舰船电场等。从采用防护措施后舰船电场的减少效果可看出加强舰船电场隐身技术研究的必要性。     

基于滑动轴承振动模型的轴频电流建模与仿真

针对舰船轴频电场信号源的发生机理和应用研究的问题,建立了一种轴频电流的等效电路模型。模型基于滑动轴承的涡动现象,采用短轴承理论对轴承运动微分方程进行了求解,获得了轴径轨迹,然后结合电接触理论,建立了滑动轴承电接触电阻模型,对轴频电流的变化趋势进行了仿真,并将仿真结果与实船轴频电流进行了对比,结果表明,所建模型直观简便,轴频电流与实测结果的基波和二次谐波吻合较好。     

舰船轴频电场衰减规律的实验验证

舰船电场的轴频信号分布在1～7 Hz,且存在明显的谐波成分,因此其在浅海环境中能传播较远距离,从而成为舰船的特征信号之一。本文基于时谐电偶极子模型,在海上测试了电场信号源的衰减规律。通过对试验数据的分析可知,水深为16 m时,1.06 Hz,1.94 Hz以及3.22 Hz交变电场纵向分量在海底平面沿纵向随距离分别呈1.91次方、1.91次方和1.88次方衰减,很好地验证了理论数值计算的正确性。     

基于船型与区域等级的舰船轴频电场计算

在利用等效点电荷对舰船轴频电场换算时，存在着因等效源位置不够合理而造成误差较大的问题。通过目标船的船型系数与尺度比来确定等效源在各个方向上的布置位置和间距，并根据结构布置特点对目标船的各部分进行分区和分级，确定区域等级权值。有针对性地在各区域内调整等效源布置，提出基于船型与区域等级的等效源位置确定方法，并引入粒子群算法对计算模型进行优化。利用模型实验对所述方法的有效性进行检验，结果表明，基于船型与区域等级的等效源位置确定方法能够较精确地实现对轴频电场信号包络的模拟计算，经粒子群算法优化后误差进一步下降，为轴频电场的预测与仿真计算提供了新的途径。     

基于MSP430单片机的轴频电场测量系统研究

为较好地完成水中目标电场信号的测量,设计一套基于MSP430F169单片机的轴频电场测量系统,能解决测量中低功耗、低噪声等关键技术。系统具有便于携带、精度符合实际要求、性能可靠等特点。     

基于轴频电场的舰船主轴系故障诊断研究

文章针对在舰船舱室中测得的振动信号包含大量难以去除的非高斯有色噪声以及来自齿轮箱等设备的干扰振动信号,从而影响故障诊断的效果这一问题,提出了一种基于舰船轴频电场的主轴系故障诊断方法,使用该方法对实验数据进行处理,结果表明该方法能够成功诊断出主轴系的三种典型故障,并且在信噪比较低的情况下该方法依然有效。     

潜艇周围影响超低频通信的电磁噪声来源及特征分析

对潜超低频通信信号的接收会受到很强噪声的干扰.为有效抑制噪声,结合实测数据,对潜艇周围海洋环境中的超低频电磁噪声进行了分析.结果表明,潜艇超低频噪声受航速的影响较大,而与航向、深度等其他因素的关系不大.指出舰船电磁场的存在,尤其是强度较高的轴频电场和工倍频电场为其主要来源,并进一步讨论了不同成因产生的电磁噪声的信号分布、频谱特征及对潜艇超低频通信的影响.     

两种控制方式下主动轴接地装置的性能对比分析

可满足防腐和电场防护要求的主动轴接地装置已在舰船上得到了广泛应用。本文在理论推导的基础上解释了舰船轴系低频电流信号产生原因,分析了主动轴接地装置采用的基于检测轴电流补偿和基于检测轴—船体电势补偿两种控制方式的原理,并对两种方式进行性能对比分析,指出两种方式的优缺点,以指导主动轴接地装置设计。     

近海中不同数量补偿阳极的电场特性研究

在舰船上安装补偿阳极并外加电流是对舰船进行电场防护非常有效的方法。补偿阳极的数量、安装的位置、外加电流的大小等因素决定了舰船电场防护的效果。本文通过数学建模仿真分析了采用不同数量的补偿阳极时舰船周围水下电场的分布情况,得到了补偿阳极的数量对于舰船电场防护效果的关系。     

基于高阶累量的船舶轴频电场信号自适应增强

轴频电场是海水中运动船舶的一种微弱特征信号,极易被噪声掩盖,具有良好的线谱性。海洋环境电场作为背景噪声,具有良好的高斯性,为了在复杂海况下提取微弱轴频电场信号,提出一种基于高阶累量的船舶轴频电场信号自适应增强方法,运用观测信号的四阶累量一维非对角切片构造有限冲激响应滤波器,使用该滤波器从海洋环境电场中提取船舶轴频电场信号。分别使用实测数据和仿真数据对本文所提方法进行检验,检验结果表明,该方法能够在较低的信噪比条件下有效增强船舶轴频电场信号,性能优于现有的基于2阶统计量的信号增强方法。     

基于小波分析的自适应谱线增强信号提取

提出一种基于小波多分辨率分析的自适应谱线增强算法,利用小波多分辨率分析理论,有效地将微弱的窄带轴频电场信号从宽带背景噪声中分离出来,把信号和噪声正交分解于不同的频率范围中,从而减少了自适应滤波器的阶数,提高了算法的收敛速度和稳定性。利用该方法对船模产生的轴频电场实测数据进行了处理,实验结果表明该算法可以有效地提取舰船轴频电场信号。     

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。