连续爆炸式水声干扰弹对抗仿真系统开发研究

以水下武器对抗作战为背景,设计开发了一种以连续爆炸式水声干扰弹为基础、基于声信号仿真的水声对抗仿真系统。在详细讨论了系统的模块组成及其相应仿真功能的基础上,构建出基于分布交互式体系结构的水声对抗仿真系统,特别给出了连续爆炸式水声干扰弹的声学模型与仿真模型,介绍了系统实现上的关键技术,最后以对抗某型鱼雷为例进行了仿真实验,证实了系统设计方案的可行性和有效性。仿真实例表明,该系统具有很好的实验研究功能。     

基于DIS的水声对抗声学仿真系统设计

在分析了攻击武器、对抗装备、海洋声环境等水声对抗参与实体的声学特性、战技术性能及作战过程的基础上，设计了一套水声对抗声学仿真系统方案，建立了水声对抗参与实体之间的数据交互及时序控制关系，利用系统仿真、网络通信、计算机仿真及虚拟现实等技术建立了分布交互式的水声对抗声学仿真系统，利用校核、验证与确认（VV＆A）技术对建立的模型进行了充分的校验。该系统的显著特点是在声信号的层次上实现了水声对抗双方的建模与仿真，可用于水声对抗系统的研制、性能检测、效能评估和技术改进，同时也可用于水声对抗过程的模拟训练，具有广阔的应用前景。     

声呐数据合成与环境仿真研究

研究了被动声呐数据合成与环境仿真的系统结构和水声合成信号的生成﹑建模与仿真试验。以水中运动目标为例,给出了水声环境下,合成信号、环境噪声、海洋声学的数学模型和合成环境系统仿真实验。该研究可用于水下探测系统和水声对抗系统的环境模拟,及水声设备的性能评估。     

一种新的水声目标智能检测模型

为了解决远程微弱的水声目标信号难以准确检测的问题,提出了一种新的基于经验模式分解(EMD)、特征距离评估技术和模糊支持向量数据描述(FSVDD)的水声目标智能检测模型.首先,该模型利用滤波、Hilbert包络解调和EMD等方法提取原始水声信号的时域和频域统计特征,构成综合特征集.其次,通过特征距离评估技术从综合特征集中选取敏感特征集.最后,将敏感特征输入到FSVDD检测器中,实现水声目标的智能检测.将该模型应用于仿真的水下航行器辐射噪声数据的目标检测中,研究结果表明,同常规的支持向量数据描述检测器相比,该模型具有更好的检测性能,目标检测准确率高.     

水面舰水声对抗综合仿真环境研究

在水声对抗仿真研究中,由于依据声纳方程建立的声抗模型误差较大,因此可通过信号仿真及半实物仿真方法来提高模型精度,但这将为水声对抗仿真环境的构建带来较大困难。为了尽可能真实地评估水面舰水声对抗系统对抗来袭鱼雷的作战效果,建立了包括作战平台、声抗平台以及半实物平台的水面舰水声对抗综合仿真环境。本文给出了构建该综合仿真环境的解决方法,并介绍了该环境中的三个子环境的组成及作用,而后描述了本综合仿真环境的功能及运行效果。该综合仿真环境的构建,对提高评估结果的可信度以及水面舰水声对抗系统的研制和使用有着重要的意义。     

水声对抗器材对抗效果评估方法研究

为了评估水声对抗器材对抗鱼雷的作战效果,在水声对抗仿真评估系统的基础上,给出了针对水声对抗器材的对抗效果评估方法,包括评估准则、仿真试验方法等,并进行了水面舰不采用对抗措施和采用对抗措施两种情况下水声对抗器材对抗鱼雷的仿真试验,给出了试验结果。该效果评估方法对水声对抗器材及水声对抗系统的研究有着重要的参考价值。     

水声对抗分布交互仿真系统的研究

以现代海战为背景，利用分布交互式仿真（DIS）和分布式多媒体数据库以及现代通信技术，构建了一个用于水下武器的性能检验、战术模拟演练的水声对抗仿真系统。针对水声对抗对系统的要求，我们重点对系统方案、系统仿真节点间的信息交互与同步和在分布式多媒体数据库技术支持下的各子系统模型的建立进行了研究。     

声自导鱼雷反水声对抗仿真研究

通过分析声自导鱼雷反水声对抗的目标和手段,以声诱饵为对抗对象,对三种智能型声自导鱼雷的反水声对抗能力进行了仿真研究。根据合理的评估准则,对仿真结果进行的分析表明,现有水声对抗器材对于智能型声自导鱼雷的防御效果有限。提出了水声对抗器材改进的思路,指出实施网络化水声对抗是一种可行的方案。     

单载波频域均衡高速水声通信仿真研究

基于判决反馈均衡器和二阶数字锁相环联合的水声通信接收机结构复杂，运算量大，对均衡器阶教及步长的选择敏感；基于正交频分复周的高速水声通信信号峰平功率比高，对频率偏移和多普勒非常敏感。针对这些问题，提出了单载波频域均衡高速水声通信方法．该方法计算量低，无峰平功率比问题，对频率偏移不敏感。仿真结果表明：单载波频域均衡方法具有抗固定相位偏移的能力，对高速水声通信具有很强的应用价值。     

基于小波变换的Power-Law水声瞬态信号检测研究

水声瞬态信号检测是水声对抗领域的一项关键技术.在分析了传统的Power-Law检测器的基础上,针对水声瞬态信号的特点,提出了一种基于小波去噪的检测方法.该方法利用小波去噪理论抑制信号中的杂散成分,提高信噪比,然后利用Power-Law检测器进行检测.对三种典型水声瞬态信号的仿真结果表明该方法可以在低信噪比条件下有效分辨信号和噪声,检测效果优于传统的Power-Law检测方法.     

水下体目标回波空间方位特性仿真研究

分析并给出了水下尺度目标回波的亮点结构模型和稳态反射亮点与随机散射亮点数字时间序列生成方法。提出了一种利用布放在消声水池中的弧形阵同步发射经时变投影矩阵加权变换的多亮点声波时间序列来仿真水下体目标回波特性的方法。将该方法应用于实现自导仿真试验系统,仿真试验结果表明该方法能够较好地模拟目标空间尺度,除了能够模拟普通靶标的多亮点延迟重发,还具备模拟包括平滑连续、阶跳及其组合等在内的复杂目标空间方位变化的能力,并能够用于水下航行体制导系统的半实物仿真。     

Method of fuzzy uniformity analysis for simulation underwater acoustic signals

Since the simulation underwater acoustic signal is used in the semi-object simulation experiment of underwater weapons,it has great impression upon simulation fidelity.It is asked that whether simulation signals can replace the real signal effectually.Considering the randomness of signals,the interval estimation of feature parameters of simulation signals is made.By comparing the obtained confidence interval with the corresponding accept interval,the concept of similarity coefficient of simulation signals is given.By making a statistical analysis for similarity coefficient,the uniformity information of simulation signals is extracted,and the fuzzy number which expresses the fuzzy uniformity level of simulation signals is obtained.The analysis method on fuzzy uniformity of simulation underwater acoustic signals is presented.It is indicated by the application in simulation of target radiated-noises that the method is suitable and effectual for the simulation research on underwater acoustic signals,and the analysis result may provide support for decision-making relative to perfecting simulation systems and applying simulation signals.     

基于线谱频率点的一种频域盲分离方法

研究了卷积混合信号的频率域盲分离问题,为解决不同频率点分离输出信号的次序与幅度模糊性对信号分离造成的不利影响,利用高阶累积量谱线增强技术确定特殊频率点,提出了一种基于少数线谱频率点的频域盲分离方法,并提出多频率点间盲分离信号强相似的次序调整准则和幅度规范化。该方法既能有效分离独立源信号,又能节省运算时间,有利于实时信号分离恢复。使用语音信号和实录舰船辐射水声信号对算法进行了仿真检验,结果表明该方法分离效果较好。     

基于自适应高斯核函数时频分布的水声信号处理研究

时频分析被广泛应用于水下目标宽带回波信号以及短时瞬态信号的处理。在水声信号的特征检测和分类方面,时频分析的时变谱提供了区分不同类别目标信号的特征信息。提出一种基于自适应核函数时频分布的水声信号处理方法。与固定核函数时频分布相比,自适应高斯核函数时频分布由于它的核函数随信号而自适应改变,因此对交叉项有很好的抑制效果。计算结果表明,对于多分量线性调频水声信号,采用高斯核函数自适应时频分析不仅对交叉项具有很好的抑制作用,而且对信号的自分量具有较好的聚集作用。     

基于拖曳长线阵的水下目标模拟系统

水下目标模拟系统对于水下航行体试验与训练、舰艇水声对抗与安全防御等具有十分重要的意义。基于水下目标声学多亮点回波理论,给出了多亮点目标宽带回波信号模型。通过计算机仿真,验证了目标回波各重要特征和目标回波信号模型的有效性。基于拖曳长线阵和高速数字信号处理技术构建了水下目标模拟系统,根据目标回波信号模型综合模拟了水下分布式多亮点运动目标声散射特性,准确模拟了目标不同部位声学亮点的空间方位分布特征。分别对点源目标、真实大尺度目标、拖曳长线阵目标模拟系统进行了声纳目标识别试验,结果表明,拖曳长线阵目标模拟系统的目标特性明显不同于点源目标,而与实际大尺度目标一致。     

基于奇异谱分解的水声信号降噪方法研究

通过对水声信号进行相空间重构,并对重构后的轨迹矩阵进行奇异值分解,得到表征信号能量和噪声强度的奇异谱。对奇异谱进行分析,得到反映噪声强度的噪声平台。对于那些大于噪声平台的特征值,它们具有较大的方差,对应较大的信噪比。利用具有较大方差特征值对应的特征矢量重构状态空间,也就等效于得到了具有较大信噪比改善的重构。通过对3类多个样本的实际水声信号采用奇异值分解进行降噪处理,得到了较为满意的降噪效果,降噪后的信号波形基本上消除了噪声干扰,为水声信号的进一步处理奠定了基础。     

水声通信中多普勒频移补偿的仿真研究

在水声通信中，收发双方存在相对运动时产生的多普勒频移将严重恶化载波恢复和符号同步。因此多普勒频移补偿是水声通信的关键技术之一，并日益受到人们的重视。提出了一种全新的、适用于收发双方存在较大相对速度时的多普勒频移检测和补偿技术。同时对与之相关的模糊度函数法、数据帧插入信号的选取、信号采样率转换、插值因子的确定与插值等问题进行了研究，通过仿真试验对多普勒频移方法进行了验证，并对其性能进行了分析。     

浅海声信道建模及其应用研究

浅海是水声对抗发生的重要区域,因此对其声信道的研究具有重要意义。采用射线声学理论,建立了一个多途浅海声信道仿真模型。在水声对抗仿真系统中,选用基于ADSP21160的Hammerhead PCI予以实现,取得了预期的实时效果;海试验证结果表明,该模型同样适用于实际情况下浅海海域的声传播损失等参数的折算,可作为水声对抗器材性能预报及战术使用的参考。