长基线水声定位基阵阵形优化设计

长基线水声定位是水中试验靶场的重要测量手段,是靶场常用的测量设备,但是其海上作业比较复杂,所以需要在获得足够高的测量精度和足够大的可靠性冗余度的前提下,尽量减少布设阵元个数.论文分析了基阵优化设计原则,分析对比了矩形阵和菱形阵的测量性能,给出了水声作用距离估计方法和阵形优化设计方法.在实际应用中,应根据试验计划,现场测量的水文条件、海况、海底声学特性等条件预报水声信号作用距离,然后根据不同的使用要求选择阵形,确定阵间距和布设阵元个数,制定相应的布设方案,从而使海底基阵处于最佳工作状态,既能更好地满足试验需要,又能使海上作业方便安全,快速可靠.     

基于粒子群算法的水下多元线阵阵形有源校正方法

针对存在阵元位置误差的水下多元线阵,提出一种基于粒子群优化算法的远场有源阵形校正方法.该方法选用2个辅助源分时工作方式,利用无条件最大似然方位估计算法构建目标函数,并通过粒子群算法对阵元位置进行寻优.利用该方法对均匀线阵进行性能仿真实验.结果表明:该方法稳健性好、校正精度高,具有一定的应用前景.     

定常流作用下垂直阵线形预报及测量

在工程应用中,通常采用悬挂重物的方式减少垂直阵因水流作用所产生的偏角。本文建立了垂直阵的阵形预报模型,采用微元分解及循环迭代的计算方法对长垂直阵在水流作用下的形变作出预报。另外还设计了一套用于现场监测阵形的声学方法,并在实测中采用该方法对预报模型进行了验证。结果表明预报模型是准确的,可以在实际的测试中应用,并指导阵形设计和工程布放。     

浅海水平固定阵阵形对匹配场定位性能的影响

研究浅海水平固定阵阵形对匹配场定位性能的影响,为浅海水平固定阵的阵形布放提供理论参考。以浅海声传播模型为基础,推导直线阵、L形阵和U形阵线性匹配场处理器模型,分析水平直线阵、L形阵、U形阵的定位性能,揭示阵形与匹配场定位性能之间的内在规律。结果表明,直线阵的定位性能对目标方位更敏感,在法线方向上定位性能最佳,端射方向上定位性能最差;L形阵定位对方位的变化更稳健,但在90°方位附近性能不如直线阵;而U形阵由于存在空间重复采样,性能不如L形阵。     

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。     

基于航向传感器数据的阵形估计方法

拖线阵畸变以后需要进行阵形估计,传统上利用线阵上的多个航向传感器数据进行高阶多项式拟合方法面临着不易收敛的问题,且对航向传感器的精度要求高,本文采用二阶多项式进行拟合,对拟合算法进行仿真,仿真结果表明该方法能够较好跟踪阵形,对航向传感器的精度有较好的宽容性。     

海底布放阵形位置的精确测量方法

采用辅助声源法进行海底阵形估计,当远场条件不能很好满足时,采用平面波模型计算阵元位置误差较大.为此,提出一种可以有效地克服此类误差、明显提高测量精度的新方法.仿真和海底试验数据分析表明:该方法较传统的辅助声源法有较大改进,是一种工程上很实用的估计方法.     

基于有限元分析的垂直阵阵形预报

针对上端固定、下端悬挂配重的垂直阵系统,利用有限元分析软件建立阵形预报模型,阐述建模中单元的选取和载荷的施加过程。利用该模型分别对定常流和复杂流作用下垂直阵的阵形进行预报,并讨论配重对阵形的影响,给出合理配重方案。本文提出的方法具有一定的工程应用价值。