拖船噪声对拖线阵声呐DOA估计性能的影响

拖船辐射噪声是影响拖曳线列阵声呐探测性能的重要因素之一.就拖船噪声对拖曳线列阵声呐采用常规波束形成方法、最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)波束形成方法和盲源分离与MVDR波束形成融合方法时方位估计性能的影响进行了全面的仿真比较.结果表明,拖船噪声对常规波束形成方法、MVDR波束形成方法的影响非常严重,必须采取措施对其进行抑制,盲源分离与MVDR波束形成融合方法则表现出了优越的性能,一定程度上抑制了拖船噪声对拖曳线列阵声呐方位估计的影响.     

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。     

拖曳声呐拖缆振动自噪声的建模

拖曳声呐线列阵在甚低频区的自噪声性能主要由拖缆振动噪声决定，对噪声源正确建模非常重要。数学模型旨在考察在拖曳声呐线列阵头部施加一个已知位移所造成的影响。结合能量沿声呐线列阵的衰减、接合部位的散射等情况，可计算出由给定位移在各水听器上产生的声压。利用从线列阵头部的加速计数据，就可按照规定的比例计算声压值，给出所预测声压大小，从而得到预测的自噪声级。该模型可用来测试和优化声呐线列阵的配置设计。     

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。     

舰艇声呐测向精度试验方法

声呐系统测向精度指标是舰艇声呐系统的一个十分重要的战技指标.声呐系统作为舰艇作战系统的一个重要组成部分,它所提供测量数据精度的大小,直接关系到指控系统对鱼雷射击诸元的解算精度,从而影响鱼雷的射击效果.从理论上明确测向精度指标的描述问题,然后通过对声呐测向系统误差的校准,测向精度海上试验的航路约定的分析,研究并提出一种适应现代声呐高测向精度指标要求的测向精度真值解算方法,并对算法的误差进行详细分析.     

海流作用下拖曳线列阵稳态运动性能分析与计算

预测和计算拖曳线列阵的静态构型是拖曳线列阵设计中的重要一环。本文通过分析拖曳线列阵的稳态运动性能,计算海流作用下拖曳线列阵运动的稳态解,分析海流方向、海水密度、拖曳速度对拖曳线列阵稳态运动的影响,为线列阵的初步设计和舰艇的操作策略提供指导。     

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。     

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%。     

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。     

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.     

一种提高分裂阵频域波束形成测向分辨力的方法

为了提高声呐系统对目标方位的分辨能力,本文提出一种分裂阵频域波束形成方法,即超波束互谱测向法。通过将超波束方法得到的方位谱加权到互谱方法得到的波束形成结果上,从而得到最终的波束输出结果。超波束互谱测向方法的优点是既能够降低主瓣宽度,抑制旁瓣,提高测向分辨力;又能够保留相位信息,为后续谱分析应用提供参考。实验室水池测试结果表明,利用阵元间距为0.016 m的16元均匀直线阵,对于37.5 k Hz的声信号,采用超波束互谱方法进行波束形成与单纯采用互谱方法进行波束形成相比较,在0°和60°方位上的波束主瓣宽度分别减小了3.8°和6.9°,旁瓣幅度降低超过30 d B,测向分辨力得到明显提高,从而验证采用超波束互谱测向方法提高测向分辨力的可行性和有效性。     

一种提高分裂阵频域波束形成测向分辨力的方法

为了提高声呐系统对目标方位的分辨能力,本文提出一种分裂阵频域波束形成方法,即超波束互谱测向法。通过将超波束方法得到的方位谱加权到互谱方法得到的波束形成结果上,从而得到最终的波束输出结果。超波束互谱测向方法的优点是既能够降低主瓣宽度,抑制旁瓣,提高测向分辨力;又能够保留相位信息,为后续谱分析应用提供参考。实验室水池测试结果表明,利用阵元间距为0.016 m的16元均匀直线阵,对于37.5 kHz的声信号,采用超波束互谱方法进行波束形成与单纯采用互谱方法进行波束形成相比较,在0°和60°方位上的波束主瓣宽度分别减小了3.8°和6.9°,旁瓣幅度降低超过30 dB,测向分辨力得到明显提高,从而验证采用超波束互谱测向方法提高测向分辨力的可行性和有效性。     

鱼雷拖曳线列阵及其目标方位跟踪算法研究

使用拖曳线列阵可以有效提高自导鱼雷远程搜索目标的能力,而能否精确跟踪目标方位将直接影响到鱼雷的实战效果。本文首先研究了一种鱼雷用拖曳线列阵自导系统的组成原理及实现方法,然后研究了一种子空间跟踪算法,并在此基础上提出了一种自适应Root-MUSIC算法,该算法可用于对时变的信号波达方向进行实时跟踪估计。仿真计算结果验证了该算法具有很好的跟踪效果。     

水平线列阵的最佳工作深度选择

水平线列阵是水声信号接收、探测的常见阵列类型,在目标探测,方位估计等方面有着大量的实际应用.海洋声学环境对水平线列阵有着直接而且重要的影响.通过建立简正波声场模型,对水平线列阵在不同深度下的阵信号处理进行计算,可以得到水平线列阵最佳工作条件,这对于提高拖曳线列阵声纳的探测能力有着重要而现实的意义.     

拖曳线列阵声呐超视距对水面舰艇定位的方法

讨论了利用拖曳线列阵声呐对水面舰艇进行单舰和多舰超视距定位的原理及方法，并提出了利用拖曳线列阵声呐超视距进行定位的作战使用原则。     

矢量水听器阵处理技术研究

矢量阵处理技术是矢量水听器应用于声呐装备的关键，本文给出了矢量阵波束形成和测向方法，通过试验验证了这种方法的有效性。     

多点阵测向的数学模型及误差估计

提出了多点阵声呐测向的数学模型并对误差进行了估计,对3点阵、4点阵直到10点阵进行了不同方向的仿真计算.其特点是不要求声呐各点阵之间共线和等距,给基阵安装带来方便,能最大限度地利用潜艇壳体,以提高声呐对目标的探测能力.     

舰船回转拖曳线列阵水听器阵位预测研究

拖曳线列阵水听器阵位定位问题是舰船辐射噪声自监测关键技术之一.论文基于观测基本原理建立了舰船回转拖曳线列阵水听器阵位的观测方程,推导了观测值与阵位参数的关系式.利用水动力学方法得到的舰船回转拖曳线列阵阵位为想定阵形,采用非线性最小方差曲线拟合的Levenberg-Marqudat(LM)算法,预报了舰船回转拖曳线列阵水听器的阵位.通过与想定阵形对比分析,研究了初始阵位偏离度和时间观测标准差等对水听器阵位预测精度的影响和规律.阵位预测的最大偏差出现在水听器阵位的两端,阵位中心点的预测与想定阵位一致,表明所提出的方法可实现仅基于本船信息预测舰船定常回转拖曳线列阵的阵位.     

拖曳线列阵声呐的研究现状与发展趋势(英文)

对反潜技术的需求促进了拖曳线列阵技术的发展,拖曳线列阵反潜技术的快速发展,使其越来越成为现代反潜战中不可或缺的技术。因此,有必要追踪了解国内外拖曳线列阵的研究现状,并预测拖曳线列阵技术的发展趋势。