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。     

水上交通安全信息处理中的神经网络技术

由于航道信息环境的复杂化 ,使得现代水上交通安全面临着很多严重问题。解决这些问题的出路在于采用先进的信息处理理论和技术 ,而神经网络就是一个最佳的选择。研究分析表明 ,神经网络在水上目标的雷达、红外和声纳检测 ,识别 ,跟踪 ,水上交通安全信息融合 ,船舶避碰决策支持等方面 ,具有良好的应用前景     

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。     

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。     

混响背景下单、双基地声纳的探测范围比较

收、发基地分置可以在一定程度上增大声纳的可探测范围，但由于双基地声纳面临较强的前向散射和侧向散射的影响，在基线延长线附近方位范围内其混响干扰强于单基地声纳。同时由于直达波对接收基地的干扰，双基地声纳在近距离上将出现盲区。在建模计算双基地声纳海底混响的基础上，以浅海为例分析了混响限制下不同位置上的目标在接收基地阵元输入端所形成的信噪比，并与单基地声纳做了比较，从而给出双基地声纳的有效探测范围。     

声纳图像伪彩色处理的调色板连续色编码方法

伪彩色处理是声纳图像增强和显示的一种常用方法。调色板的编码技术是声纳图像伪彩色显示的关键。当前，声纳图像伪彩色处理工程中采用的调色板编码方式大都是依据经验或者采用简单的线性生成的方式。分别给出了在RGB颜色空间和HSV颜色空间实现的两种连续色编码方法。试验结果表明，给出的方法简单易行，具有很好的实用性。     

信号级水下作战实验复杂声纳系统仿真技术研究

首先,给出了水下作战实验仿真的内涵和重要作用,并从水下信息攻防精细化仿真及复杂系统高性能计算两类应用需求,讨论了发展信号级水下作战实验复杂声纳系统仿真技术发展需求,介绍了国内外相关的技术概况。接着,分析了信号级水下作战实验复杂声纳系统仿真技术需要重点研究的科学问题,并从水声信号宽带波形快速预报、基于高性能平台的信号级仿真建模及大规模信号级仿真系统调控策略等3个方面论述了信号级水下作战实验复杂声纳系统关键仿真技术,包括其研究内容和作者所在团队研究成果;最后,给出了信号级水下作战实验复杂声纳系统仿真技术进一步的研究方向。     

高频声纳回波影像仿真技术

对高频图像声纳探测水雷的回波和声影进行计算机仿真。在OpenGL实现的三维场景中,建立三维空间中声纳波束仿真方案,给出了探测距离和回波强度两个关键问题的仿真算法,讨论了提高显示真实度的方法。软件实现结果表明,所给方法能正确仿真高频图像声纳的工作原理,准确表现声纳回波和声影图像,在理论研究、尤其是模拟训练领域具有重要应用价值。     

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.     

基于多普勒频移的双基地声纳目标速度测量

针对单基地声纳仅可获得目标的径向速度以及双基地声纳有大量冗余信息的问题,提出利用单/双基地复合工作的声纳系统求解目标二维速度矢量（速度大小、航向）的方法。为了获得目标的二维速度矢量,在双基地声纳系统中,分析了双基地声纳多普勒频移的特性,并与单基地作了比较;结合单、双基地所获得的多普勒频移特性信息,给出了目标二维速度矢量的两种计算方法;并对目标速度测量误差进行了分析。结果表明,采用单/双基地复合工作的声纳系统,可以完成目标二维速度矢量的测量,而测量误差则与系统的频移分辨力及目标与收、发基地间的相对位置有关。     

噪声干扰器对抗主动声纳有效干扰压制区计算方法

根据干扰器对抗主动声纳的机理和水声干扰方程,针对干扰器与舰艇目标在同一位置和不在同一位置两种配置,分别提出了干扰器有效干扰压制区域的计算方法,其中第二种配置下包括了声纳波束主瓣对准目标和主瓣对准干扰器这两种情况。以对抗平面阵声纳为例,给出了特定态势下主动声纳波束主瓣和旁瓣受干扰情况下的有效干扰压制区域。仿真结果表明,有效干扰压制区域的大小与噪声干扰器和声纳的性能以及对抗态势等因素有关,声纳波束主瓣受干扰时有效干扰压制区域较大,效果较好。     

反潜CGF系统中吊声传感器的建模方法

提出一种计算机生成兵力(CGF)系统中传感器模型的建模方法。以声纳方程为基础,综合考虑海洋环境及目标声特性,分别建立主、被动式的吊声传感器模型。利用海洋环境数据训练径向基神经网络(简称RBF网络),实时解算不同环境参数时的噪声级。在主动式吊声模型中,考虑声纳的波束方向,便于对目标进行定向等运动分析。通过MATLAB仿真,验证此模型的性能指标优于现有模型的性能,有效为反潜CGF系统服务。     

基于多重稀疏表示的声纳图像超分辨率重建方法

提出一种基于多重稀疏表示的声纳图像超分辨率重建方法。该方法针对声纳图像的光滑、边缘和纹理3种结构形态,分别利用离散平稳小波变换、contourlet小波变换和Gabor小波变换建立过完备字典,并对多重稀疏表示的声纳图像进行超分辨率重建。实验结果表明,该方法得到的超分辨率图像能够有效保持原始高分辨率图像的几何特征和纹理特征,可以得到更高的峰值信噪比,并且对噪声具有鲁棒性。     

基于灰度分布模型的声呐图像目标检测算法

针对声呐图像目标检测问题,提出了一种基于声呐灰度图像像素点的灰度分布模型的目标检测快速算法。该算法利用图像中各像素点处滑动窗内像素点的灰度分布模型的参数和拟合误差为特征量,构造声呐图像的特征图,并采用自适应阈值算法进行目标特征区域检测处理。最后将该算法的检测结果同分形特征以及扩展分形特征检测结果进行了比较分析。仿真结果表明该算法具有实时性好、准确度高的特点,并且可有效地克服背景中演示等自然景物的影响,实现人造目标的准确提取。     

双基地声纳定位精度和算法研究

根据双基地声纳定位的特点，提出了一种单纯基于声波到达时间(TOL)的双基地声纳定位算法，给出了算法的原理和误差分布。通过数值仿真，研究了基线长度、时间测量误差对算法定位性能的影响。仿真结果表明，TOL算法的定位精度与基线长度有关，随着基线长度的增加，定位精度提高。时间测量误差对算法的定位精度影响较小。与同等条件下单基地声纳定位相比，双基地TOL算法具有更高的定位精度。该研究为多基地声纳新体制的建立，提供了理论依据。     

T-R型双基地声纳定位算法及系统精度研究

根据T-R型双基地声纳定位的几何模型,提出利用时延-方位信息进行目标定位的双基地声纳时间方位定位(bistatic time bearing localization,BTBL)算法,并给出了算法定位误差的几何分布。通过数值仿真,研究了基线长度、时间测量误差和方位测量误差对算法定位精度的影响。仿真分析结果表明:随着基线长度增加,发射站和接收站两侧区域定位精度进一步改善,但会造成基线区的定位误差增大;在基线长度一定时,时间和方位测量误差增大均造成定位精度下降,且算法精度对方位测量误差相对敏感。与同等条件下的单基地声纳定位相比,双基地BTBL算法在接收站点具有明显的探测优势。该研究为T R型双基地系统的水下定位提供了理论依据。     

Application of multi-resolution analysis in sonar image denoising

Sonar images have complex background, low contrast, and deteriorative edges; these characteristics make it difficult for researchers to dispose the sonar objects. The multi-resolution analysis represents the signals in different scales efficiently, which is widely used in image processing. Wavelets are successful in disposing point discontinuities in one dimension, but not in two dimensions. The finite Ridgelet transform （FRIT） deals efficiently with the singularity in high dimension. It presents three improved denoising approaches, which are based on FRIT and used in the sonar image disposal technique. By experiment and comparison with traditional methods, these approaches not only suppress the artifacts, but also obtain good effect in edge keeping and SNR of the sonar image denoising.     

Waveform diversity based sonar system for target localization

A new monostatic army system taking advantage of diverse waveforms to improve the performance of underwater target localization is proposed.Unlike the coherent signals between different elements in common active array,the transmitted signals from different elements here are spatially orthogonal waveforms which allow for array processing in the transit mode and result in an extension of array aperture.The mathematical derivation of Capon estimator for this sonar system is described in detail.And the performance of this orthogonal-waveform based sonar is analyzed and compared with that of its phased-array counterpart by water tank experiments.Experimental results show that this sonar system could achieve 12 dB-15 dB additional array gain over its phased-array counterpart,which means a doubling of maximum detection range.Moreover,the angular resolution is significantly improved at lower SNR.