渔用声纳模拟器关键技术的研究

从航海教育和培训的角度出发,为完善航海模拟器,使其能在渔业培训中发挥重要的作用,设计了较合理的鱼群模型和海底模型,并采用点映射的方式正确地反映回波位置信息,对鱼群回波和海底回波进行了模拟;提出了基于噪声强度的灰度级别划分方法,结合图像处理技术以提高渔用声纳模拟器的回波图像效果.软件实现结果表明,该方法能正确仿真渔用声纳的工作原理,能准确表现声纳回波图像,在理论研究及模拟训练领域具有重要的应用价值.     

目标回波不连通的慢速小目标探测方法

为了探测因杂波干扰强度大、目标回波微弱等原因,导致雷达操纵员将其误当成杂波点的慢速小目标。把连续多帧雷达图像进行长时间积累,针对多帧雷达图像积累中目标回波不连通的情况,提出了一种目标回波不连通的慢速小目标探测方法。引入最小外接矩形的长宽比Fj3占空比Fj2和像素值Fj1等3个参量,运用图像标记技术提取目标回波上述参量,利用Fj1去除大片连通目标回波对慢速小目标的干扰,通过Fj2和Fj3得到的信息值H(Aj)对目标回波进行分类处理。在每个分类域中,首先去除目标回波中间隔距离大于多帧积累时间内慢速小目标运动距离的目标回波,然后通过“慢速小目标的确定”实现对慢速小目标的有效探测,最后把每个分类域中慢速小目标探测结果进行合成得到最终的慢速小目标探测效果。仿真实验结果验证了该算法的有效性。     

合成孔径声纳三维数据仿真研究

提出了一种基于声线追踪技术的合成孔径声纳三维数据仿真模型。此仿真模型包括四个部分,即三维运动轨迹下点目标回波模型、基于三角面元的声线追踪和目标阴影区域计算模型、基于棱锥的波束照射区域计算模型、发射和接收波束指向性及目标散射特性等其它因素对合成孔径声纳回波数据的影响模型。点目标和体目标数据仿真结果表明此仿真模型可行,尤其是体目标仿真结果的阴影特征逼真,可以为合成孔径声纳信号处理、图像判读和目标自动识别研究的提供有力支持。     

多接收阵合成孔径声纳线频调变标成像算法

目前,多接收阵合成孔径声纳快速成像算法一般都需要将各接收阵的回波融合成适于传统收发合置合成孔径声纳处理的数据,因此避免不了耗时的插值和空变的相位误差补偿。根据多接收阵合成孔径声纳的实际模型,将各接收阵和发射阵作为一个子系统,并采用驻相原理将其二维频域点扩展函数表示为距离向空变项和非空变项的乘积。在此基础上,运用线频调变标成像算法先完成各子系统数据的成像,然后再实现各子图像的相干叠加,以获得所需的高分辨合成孔径声纳复图像。最后,仿真实验和湖试结果验证了该方法的有效性。     

线性调频信号的仿生处理模型

线性调频(LFM)信号在现代高分辨成像雷达和声纳中得到了越来越广泛的应用.为提高LFM信号处理的性能,提出了一种基于蝙蝠回声定位系统的仿生处理模型.该模型可以用来辨别两个具有高度重叠回波,距离几乎相等的目标.仿真结果显示该模型对LFM信号的处理与传统的匹配滤波和分数阶Fourier变换相比,具有更好的稳健性和更高的时间分辨力.这种仿生学的信号处理方法可以应用到各种线性调频的声纳和雷达系统中,以改善系统的探测性能和成像精度.     

水声目标辐射噪声的建模与仿真技术研究

海洋环境与目标特征的复杂性深刻影响着声纳设备的使用性能,仿真是掌握声纳设备在多变的海洋环境能够达到的实际性能的重要手段。针对声纳设备使用性能分析的仿真包括海洋环境仿真、目标特性仿真和声纳装备仿真,其中目标辐射噪声信号的建模仿真是整个仿真过程中的重要组成部分。介绍的对目标辐射噪声信号的仿真建模方法可用于分析和研究声纳的被动探测能力,对声纳设备的操作使用与发展研究具有重要意义。     

主动声纳探测距离预报仿真研究

声纳探测距离受水文条件的影响是很大的，如声速梯度、海况、海底底质等。文中研究主动声纳探测距离预报技术，以声纳方程作为主动声纳探测距离预报的理论依据，首先对海洋声学环境建立数学模型，仿真计算出与声纳探测距离预报有关的几个参数：传播损失、混响级、潜艇目标强度，最后结合声纳的性能参数，预报出在不同海域水文条件下的探测距离。利用文中的方法对某型主动声纳探测距离进行预报。在不同水文条件下探测距离预报误差不大于10％。该项内容研究对于反潜战具有重大的意义。     

基于水声环境的潜艇阵地优化方法研究

针对现有阵地伏击战法主要根据作战任务对阵地进行规划的不足及水声环境对潜艇隐蔽性和声纳探测效能的影响,系统分析了水声环境对阵地设伏战法的影响,通过建立声纳探测模型,并针对目标深度不确定情况下的探测对策对我潜艇声纳作用距离进行了量化,提供了潜艇伏击阵地的优化配置方法。仿真结果表明该方法对提高潜艇的攻防能力具有较强的实用性。     

雷达与声纳能够识别目标

应用雷达、声纳与弹性波发射装置来识别目标已有了理论性的突破。信号回波分析法使雷达与声纳有可能识别目标。该方法通过波动穿透地层还可用来识别导弹地下井与探测石油蕴藏量。本文作者描述的这项理论是由美国海军支持而发展起来的。     

全息穿透雷达非平整表面杂波抑制算法研究

针对全息穿透雷达应用于无损探测时非平整表面杂波干扰难题, 提出一种基于双频对消的非平整表面杂波抑制方法。该方法首先在设定条件下获取高低两种频率下的雷达回波数据, 并建立相应回波信号模型。通过分析不同频率雷达回波中目标信号与非平整表面信号特点, 结合理论推导估算模型中的各项参数, 并拟合出表面回波的近似值, 最后与原回波对消以抑制雷达图像中的非平整表面杂波。通过仿真与实测数据实验, 验证了所提方法的有效性。     

一种飞行模拟器音响仿真系统的研究与实现

为了使飞行仿真更加逼近真实飞行，给飞行模拟器配置相应的音响系统是十分必要的。提出了一种基于波表合成技术的声音建模方法，和通常在频域建模或插值的方法相比，该方法具有处理速度快、计算简单、编程实现容易、能够方便处理大量声音样本等特点。给出了基于该方法的直升机座舱噪声环境仿真方案并设计实现了基于上述方案的数字音响仿真系统。实验证明，该系统能够较好的模拟直升机飞行过程中座舱内的声音环境从而提高了飞行模拟的逼真度。     

组合圆形活塞声源远场指向特性的仿真研究

依据本文构造的组合圆形活塞声源,导出了该声源远场指向性公式,并对其正确性和有效性进行了仿真研究。仿真果表明:这种结构的组合声源,不仅能有效地抑制副极大,减小主瓣宽度;而且所有声频均有指向性,声频愈高,指向性愈强。     

隔墙隔音效果的计算机仿真实验

利用对时间二阶导数的二阶中心差分和空间二阶导数的四阶中心差分将二维声波方程离散化，形成一个模拟声音传播过程的计算方案，并在Windows2000平台上用C＋＋开发程序予以实现。通过对无阻隔的空气模型，空气中的砖墙模型以及空气中的双层木板隔墙模型上的声传播过程的数字仿真模拟，验证了软件的可行性，同时了解到声音在这三个模型所代表的建筑环境中的传播特点，此实验证实了砖墙隔音效果优于木板墙的直觉体验。     

大型机电设备视景音响模拟的实现

介绍了某大型设备视景音响模拟中的几个典型问题的解决方法,提出了内置操作规程的概念和在基于视景音响模拟的仿真系统软件设计中保证多事件同步、实现往复运动画面平滑过渡的方法,使现场环境在操作训练时得以重现,大大提高了训练效果。     

基于仿真的吸声材料缩比试验设计

结合应用于国防工程中的某型吸声材料的研究，设计了缩比模型发动机和试验装置模型，通过仿真计算对试验方案进行了分析和确认。通过缩比热流试验，研究了火箭发动机的流场分布，验证了吸声材料的抗烧蚀、抗射流冲击能力，对其工程应用价值进行了评估。     

基于波束跟踪的运动声源和接收器宽带脉冲传播仿真

应用傅立叶综合方法和波束跟踪理论,研究了分层介质中运动声源和接收器的宽带脉冲声传播,根据运动声源和接收器声传播的简正波理论,导出了基于波束跟踪方法的运动声源和接收器宽带脉冲声传播表达式.结合实例计算分析了宽带脉冲声传播的特点,并与宽带简正波的计算结果进行了比较,二者符合较好,证明了这一仿真模型的有效性.     

水中运动声源的过零检测技术分析

过零检测器可以通过预报功率谱形状的变化来发现环境噪声中新出现的运动声源，研究了过零检测器的检测性能。根据奈曼-皮尔逊（Neyman-Pearson，NP）准则得出了接收机工作特性（ROC）曲线，分析了最佳检测效果与前置滤波器频带的关系，并比较了过零检测与能量检测、功率谱线谱检测的性能。实测数据的计算机仿真表明，过零检测器不仅能耗很低，且在非高斯噪声背景中性能稳健，具有实用价值。     

三维水声传播建模及并行算法研究

宽带声传播、匹配场定位、水下环境仿真等技术的发展对水声传播提出了越来越高的要求,如何开发快速准确并与实际海洋环境条件相吻合的三维声传播模型,并充分利用现代计算机技术实现声传播的快速计算已成为水声技术的一个重要研究方向。基于波束位移射线简正波(BDRM)理论,将射线-简正波方法和简正波-抛物方程方法结合起来,建立三维射线-简正波-抛物方程模型,同时为满足三维声场计算的时间需求,设计了射线-简正波-抛物方程模型并行算法,在高性能集群系统上的测试分析结果表明,设计的并行算法具有较高的并行计算效率。     

声音渲染技术及其在虚拟环境中的应用

在虚拟现实和分布交互仿真应用中，为增加参与者或观察者的沉浸感，生成多维的感官信息（ 如视觉、听觉、触觉以及动感等信息） 更能符合人的生理和心理感知。本文论述了虚拟环境中的声音渲染技术。首先从声音的传播和人的感知角度，论述了声音渲染的数学模型，然后论述了其研究内容和实现的关键技术，如声音的建模分析、三维空间定位、距离感知、与图象信息的融合以及声音渲染的验证等。文章最后给出了用于虚拟座舱的一种声音渲染方案。     

反演海底参数的不确定性对声传播损失预报的影响

浅海混响反演海底声学参数的结果通常被直接用于计算(预报)声传播损失(TL),而很少考虑参数反演结果的不确定性对TL预报的影响.首次采用后验预报概率方法分析浅海混响垂直相关反演海底参数结果的不确定性对TL预报的影响.一次海上实验数据处理的结果表明:3个不同深度、1～5km传播距离内,500～800Hz频段相干TL在相干极大值附近其后验预报概率分布较为分散,而在其他区域较为集中,相应的最大90%置信区间(CI)超过20dB,整体距离上的平均90%CI也超过6dB;相同条件下非相干TL的后验预报概率均很好地收敛于最优值,相应的最大90%CI不超过5dB,距离平均90%CI小于3dB.