基于粒子滤波的声呐图像目标跟踪算法研究

声呐图像目标跟踪技术在水下UUV作战系统中具有重要意义,由于水声环境复杂,噪声干扰严重,导致声呐目标跟踪效果欠佳。本文针对UUV声呐成像特点,首先给出一种改进的Curvelet变换图像增强方法,可以有效降低声呐图像噪声并在一定程度上增强目标图像的边缘。并此基础上,提出一种基于粒子滤波的声呐目标跟踪算法以获得更为准确的目标跟踪效果。仿真结果表明,相较于传统声呐目标跟踪,该方法具有更好的目标跟踪精度以及鲁棒性。     

基于机器学习的风暴中船体减摇自动化控制方法研究

针对传统模糊控制方法修正误差大、航行过程中出现风暴现象船舶的晃动程度较高的现象,提出并设计了一种基于机器学习的船体减摇自动化控制方法。结合数学模型对船舶减摇过程中所受的偏移力矩进行分析后,确定船体姿态参量的自整定性处理系数,采用机器学习方法对自动化控制算法进行优化,实现船体姿态参量的误差补偿,完成对风暴环境中船舶的自动化减摇控制。仿真实验结果表明,采用基于机器学习的自动化控制方法能够有效增强船体减摇过程中的误差修正能力,鲁棒性极强。     

3DSS-iDX-450三维侧扫声呐及条带 测深仪设备验收及性能分析

测量设备验收是一项基础、系统的工作,通过设备验收,检验设备实际指标是否符合购置的要求,是否满足相关测量规范标准,确定新购置设备在实际生产中的操作流程、工程适用度。三维侧扫声呐及条带测深仪是本中心2018年引进的新型测量设备,根据中心质量管理体系和相关规范的要求,测绘设备在投入使用前需要进行海上测试以保证设备有效性和结果的准确性,并积累设备使用经验,指导实际生产。     

MIMO声呐目标检测性能分析

重点研究MIMO声呐的目标检测性能,为MIMO声呐布阵方式和工作模式等的选择提供理论依据。通过理论分析给出了MIMO声呐接收机工作特性(ROC)曲线的表达式,分别包括并列式和分布式MIMO声呐,同时给出了相控阵、SIMO和MISO等形式声呐的ROC表达式。通过示例比较了相同情况下并列式MIMO声呐、分布式MIMO声呐、相控阵声呐和常规多基地声呐的ROC曲线。结果表明,相同条件下相控阵声呐波束指向方向上的目标检测概率高于并列式MIMO声呐,做脉冲积累的并列式MIMO声呐可以得到与相控阵声呐相同的检测性能,低信噪比时并列式MIMO声呐和相控阵声呐的目标检测概率高于分布式MIMO声呐,高信噪比时分布式MIMO声呐可以得到较高的检测概率,采用多个发射阵元的分布式MIMO声呐性能优于使用一个发射阵元的常规多基地声呐。     

水面多节点声呐动态网络跟踪目标策略研究

水面多节点声呐动态网络由多艘观测接收船和多艘信号发射船构成,每艘信号发射船与每艘观测接收船上的声呐构成一组双基地声呐。为得到较高信噪比和定位精度,可利用双基地声呐的检测覆盖范围和定位误差分布特点,求得信号发射船、观测接收船、目标的最优布局图。通过分析可知,在跟踪运动目标时,如果观测接收船运动速度大于目标运动速度,那么观测接收船以最优布局图为依据进行机动,在跟踪目标一段时间后可获得最优跟踪精度;如果观测接收船运动速度小于目标运动速度,那么观测接收船更适合以静态方式跟踪目标。本文的分析结论对于战场环境下舰船指挥和控制具有较强指导意义。     

基于前视声呐图像的AUV目标识别与跟踪

声呐图像由于水体不均匀、边界不规则以及声呐设备本身性能的限制,导致图像噪声明显、亮度不均、分辨率低,使得水下AUV装备在使用前视声呐进行水下目标检测时难度较大。针对该问题,基于m750d声呐探测获得的AUV声呐数据,进行了数据提取、高斯滤波处理、扇形映射处理,并采用Jet映射对声呐灰度图像进行了伪彩色映射提高数据标注速度和精度,制作获得了4组2 500张声呐图像的AUV目标检测数据集;采用YOLOv4-tiny目标检测算法开展AUV目标检测研究,研究结果表明该方法在该数据集上表现优秀,mAP@0.50达到94.17%,FPS在22帧左右,说明该轻量级网络在水下AUV目标识别与跟踪应用上具有较好的应用价值。     

敷设空腔尖劈的声呐平台声学特性研究

基于变截面波导理论建立吸声系数方程,讨论了不同静压下尖劈吸声性能,开展了空腔尖劈声管测试,并将计算值与实验值进行对比分析。在此基础上,通过数值试验预报了声呐平台区的自噪声分布,对比分析了空腔尖劈敷设方案对其声学特性的影响。结果表明：随着静水压力的增大,尖劈吸声系数第一谐振峰向高频移动;高静压下,尖劈吸声系数下降较快。敷设空腔尖劈的声呐平台区的自噪声总声压级显著降低,尖劈部分优化敷设既要考虑全频段平台区的自噪声总声级,又要兼顾声呐基阵位置处的声压分布。     

舰载拖曳线列阵声呐对潜定位技术研究及性能分析

结合舰艇拖曳线列阵声呐实际搜潜装备,利用舰载线列阵声呐测得的潜艇目标方位信息,建立了基于方位量测的舰艇对潜艇目标定位的数学模型;给出求解潜艇运动参数的定位算法,并对定位误差进行了分析.在定位模型及算法的基础上,仿真研究了潜艇与舰艇之间的初始距离、舰艇测得潜艇目标初始方位角、潜艇航向、潜艇航速、航行段总时间内方位角量测次数等因素对定位性能的影响;给出仿真结果并进行了分析.该研究结果对于指导实际反潜具有一定的实用价值.     

基于柔性三元线阵的目标被动定位精度研究

提出了一种基于柔性三元线阵的被动声定位方法,重点研究了在一定扰动情况下三元垂直线阵被动声探测装置对水下目标的定位精度,从理论上分析了影响柔性三元线阵被动目标定位精度的几种主要因素及其相互关系.数值仿真试验表明:在大深度条件下,基于柔性三元线阵的被动声定位方法可以满足水下目标定位精度的要求,在水下被动探测技术领域具有广泛的应用前景.     

基于AutoSEA2的声呐自噪声水动力分量分析

利用基于统计能量分析法的声仿真软件AutoSEA2分析湍流边界层激励下水下航行器声呐腔自噪声水动力分量。采用一种新的回转体模型模拟声呐罩,重点讨论了空间分布不均匀的湍流边界层对声呐罩的输入功率的计算。利用Fluent软件计算边界层的分离点及一些重要参数。分析结果可作为空间不均匀湍流边界层激励下声呐腔自噪声工程估算的参考。