转弯航行舰船开尔文尾迹散射特征研究北大核心CSCD

[目的]旨在研究转弯航行状态下舰船产生的开尔文尾迹及其电磁散射特征,为舰船非线性尾迹检测和识别提供理论支撑。[方法]基于已有的开尔文尾迹建模方法和坐标变换,根据转弯航行方向,获得转弯航行舰船产生的开尔文尾迹。利用半确定性面元散射模型(SDFSM)对转弯航行舰船产生的弧形开尔文尾迹进行雷达电磁散射特性仿真分析,计算对比海背景下直线航行舰船开尔文尾迹和转弯航行舰船开尔文尾迹在不同船速及航行角度条件下的面元散射系数分布。[结果]转弯航行舰船开尔文尾迹各成分波在几何模型上存在与直行尾迹不同的几何特征,复合直行开尔文尾迹及转弯航行开尔文尾迹不同成分波在垂直接收-垂直发射(VV)极化条件下的面元散射系数分布图中不同区域表现出具有显著差异的散射特征。[结论]开尔文尾迹散射系数分布图的亮暗度和尾迹不同成分波的波矢量方向与雷达视向的相对关系密切相关。研究结果可为舰船信息感知和探测识别以及隐身等应用提供理论依据。     

基于电磁建模的舰船雷达波隐身技术

介绍了高频电磁散射特性仿真在舰船雷达波隐身技术研究中的应用。对舰船进行三维几何建模,采用高频电磁算法计算了舰船简化模型的雷达散射截面、高分辨率一维距离像和二维聚束合成孔径雷达成像。通过数值算例分析了外形轮廓和吸波材料参数对舰船雷达波散射特性的影响,为舰船的雷达波隐身技术研究提供了有力的数据支撑,为新型舰船的雷达波隐身设计提供了理论指导。     

基于图像处理的舰船光学尾迹监测系统设计

随着科学技术的不断发展和进步,舰船光学尾迹的侦察可以变得更加精确,而通过图像处理技术可以在船舶高速航行的过程中,从不同视角进行场景的连续成像,快速辨识舰船尾迹的变化特征,从而提高整个监测系统的识别能力。本文重点对舰船光学尾迹图像信息采集工作模式和采集技术展开讨论,并对图像处理单元信息采集系统的数据处理与算法进行优化,提高了尾迹图像的监测范围,同时也大大改善了信号传输的速度,降低了外部带来的干扰。     

舰船高频雷达散射截面的快速精确计算

分析大型舰船类目标高频电磁散射特性对未来海战具有重要实用意义.针对当前目标高频电磁散射计算精度有限的问题,在CAD构建舰船表面模型的基础上,用多层快速多极子方法(MLFMA)对舰船类目标进行高频电磁散射截面进行分析.仿真结果表明,多层快速多级子算法能准确快速预估大型舰船目标的高频散射截面,并且具有耗时较少的特点,为高频雷达系统的研究及舰船设计提供有效的参考数据.     

基于闭环增益成型算法和改进粒子群算法的舰船航向控制

如今,海上航线的船舶密度不断提高,且船舶的动力性能更强,速度更快,在航线拥挤的地方往往会发生船舶碰撞事故。为了提高船舶的航行安全性,有必要针对船舶的航向控制技术进行优化。本文首先研究闭环增益成形算法和改进粒子群算法的原理,建立舰船航向控制过程的动力学模型,基于这2种优化算法对舰船的航向控制系统进行研究,有助于改进舰船航向控制水平。     

多径电磁环境下动态舰船定位系统设计

结合当下船舶定位系统使用环境频多电磁干扰的条件,且电磁信号呈现出多路径的特征性,现有舰船定位系统不论在硬件设计,还是在软件算法都无法在多路径电磁环境下准确有效的处理定位数据信号。因此,提出多径电磁环境下动态舰船定位系统设计。在现有定位系统的硬件基础上,添加多路径电磁干扰信号处理硬件,完成对后续软件算法的支持;构建电磁环境下的定位计算模型,获得所需优化参数;根据电磁优化量,引入多路径定位信号优化算法,多路径电磁信号进行优化,提升定位数据的识别准确定与抗干扰性,最后通过仿真实验来完成对提出设计系统有效性与可行性的测试。     

舰船外形隐身改进的电磁散射特性影响分析

外形隐身技术是提高舰船生存力的重要手段,为研究对舰船电磁散射特性的影响,以典型舰船为基础,建立了考虑外形隐身前后的舰船电磁模型A,B,提出了RCS算术均值相对增值的概念。采用物理光学法,计算了不同俯仰角、不同入射频率下的RCS曲线,分析了2种舰船模型RCS曲线分布特点、俯仰角和频率变化关系,研究了外形隐身改进的电磁散射特性影响。结果表明,RCS曲线分布形式决定于舰船外形结构特点,俯仰角变化将导致散射波峰幅值和位置发生变化,频率增加时曲线震荡性增加且幅值减小;外形隐身改进主要影响前向角域,频率增加时相对增值增加,俯仰角变化相对增值呈震荡趋势。研究结果对舰船外形隐身设计有参考意义。     

起伏海面水面船回声强度预报方法及统计规律研究

本文基于随机起伏水面舰船目标六自由度动力学模型和界面附近目标多路径声散射理论，考虑水面多次反射的影响，建立时变海面条件下水面舰船声散射预报模型，分析不同海浪谱条件下水面舰船回波强度统计规律。通过开展拖曳水池造波条件下舰船缩比模型声散射试验，获取舰船模型在水平探测角上时域回波特征。研究表明：120～180 kHz探测频段下回声强度理论预报幅值与实测结果平均误差小于3 dB；从舰船模型声散射实测和计算结果中均发现，波浪作用下舰船随时间变化的回声强度幅值符合χ2分布的统计规律，其回声强度均值和双自由度数值k符合较好，验证了预报模型的有效性。     

舰船在恶劣海况中非线性波浪载荷与上浪载荷研究（英文）

在恶劣海况中航行的舰船不仅会发生大幅的运动而且还会承受一些非线性波浪载荷,比如上浪与砰击载荷。这些高频的非线性波浪载荷的联合作用(尤其是砰击)会影响船体结构安全。为此,过去几十年里大量学者开展了相关的研究。本文介绍了在中国船舶科学研究中心耐波性水池开展的一条舰船模型的波浪载荷试验研究,研究测量了模型在多工况下的波浪载荷与上浪压力。其次,使用了二维非线性程序(NORS)基于势流理论并考虑非线性对该船在大波高中的波浪载荷开展了数值计算研究。NORS程序能够在时域内考虑瞬时湿表面变化、船体砰击上浪载荷,其计算精度在大量的工程计算中得到了验证。另外,基于试验结果与数值计算结果,分析研究了船体波浪载荷的频率特征、试验结果中上浪载荷变化的特征。本文研究结果可以对该舰船结构强度评估和结构设计起到支撑和指导作用。     

波浪扰动对船舶结构振动的影响

波浪扰动会使得船舶振动,继而会引起一系列连续的并且有一定强度的振动应力,这些影响会严重影响船舶结构的稳定性,并且会损害船舶结构,成为船舶航行过程中的危险隐患。本文的研究目标为大型船舶,讨论波浪扰动对大型船舶结构振动的影响,并且通过水池模型进行一系列的实验来对船舶结构振动的影响做对比分析。通过改变船舶的船型、重量分布、刚度等船舶的参数来观察波浪扰动对船舶结构振动的影响,结合理论计算及实验数据分析,得到船舶参数变化之后波浪扰动对船舶结构振动的影响的几点结论。