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。     

用UML构建海洋声信息作战系统仿真模型

声纳水下作战使用是海洋声信息战的主要内容与形式。由多目标与多声纳构成的海洋声信息战仿真系统是研究声纳及其水下作战效能的重要工具。仿真系统的软件因开放式需求与复杂性特点，采用面向对象的类模型分析与设计方法。分析设计过程借助统一建模语言UML。类模型较好地描述了海洋声信息环境中各种对象的特性与关系，致使仿真软件的扩充性与重用性好，且开发效率高。     

数字式声纳的多目标跟踪算法及实现

首先介绍了数字式声纳数据综合后置处理的方案,其中数据综合后置处理包括对目标距离、速度和方位的测量,以实现目标搜索、判断。在此基础上,着重讨论了多机动目标跟踪的算法模型及算法实现,引入了当前目标模型,提高了声纳系统中对机动目标的处理能力。根据声纳信号处理的特点,提出了扇环型跟踪门模型并在多DSP阵列系统中实现。最后由系统性能测试的结果可以看出,整套系统能较好地满足设计要求。     

装甲战斗车辆计算机生成兵力系统的数学模型

建立了装甲战斗车辆计算机生成兵力 (CGF)系统的运动学动力学模型、武器系统模型、智能决策模型、地形匹配模型和碰撞检测模型 ,在此基础上初步开发了一个坦克CGF系统 ,该系统已得到应用     

检测前跟踪应用中的传感器观测数据仿真研究

检测前跟踪是低信噪比环境下目标检测与跟踪的有效方法,应用时通常基于未作门限处理的传感器原始观测数据,而非经典跟踪中的点迹.鉴于当前还没有系统的用于检测前跟踪的传感器仿真建模研究工作,针对实际应用中常见的雷达、声纳和红外三类传感器,建立检测前跟踪处理模型,并仿真产生了各类传感器在单、多目标场景下的原始观测数据.仿真试验表明,传感器模型仿真逼真度较高,为其它种类传感器的观测数据仿真提供了参考,也为检测前跟踪算法的研究提供了便利.     

基于多Agent系统的计算机生成兵力建模研究

在计算机生成兵力(computer generated forces,CGF)的研究中,引入了多Agent系统(multi-agentsystems,MAS)理论,并以面向对象Petri网(object-oriented Petri nets,OPN)为基础,建立了一种通用的适合CGF的MAS形式化模型ArmyMAS.ArmyMAS描述了作战实体Agent、管理Agent和配置等三个单元,形象地刻画了CGF的结构与行为特性,同时可以利用Petri网的相关分析方法和工具对模型进行分析和验证.最后利用Ar-myMAS对弹道导弹攻防对抗CGF系统进行建模和分析,验证了该模型的有效性.     

基于随机集理论的多个声目标融合跟踪

针对杂波环境下,采用多个被动声传感器跟踪多个声目标的应用场合,建立了多个声目标跟踪的随机有限集模型,采用概率假设密度(probability hypothesis density, PHD)粒子滤波对该模型进行求解。针对PHD滤波器只适用于单传感器的问题,提出了一种实现多个声传感器融合跟踪的方法。该方法在序贯PHD滤波器的基础上进行改进,提高了目标检测率,通过仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于遗传算法的CGF学习行为模型研究

通过自学习使计算机生成兵力(CGF)具有决策能力,是机器学习技术应用于军事仿真的一个重要研究方向.运用基于Agent的建模方法和学习分类器系统技术,构建了基于遗传算法的CGF学习行为模型框架,详细论述了该模型学习过程的运行周期,并将记忆功能引入CGF决策模型来加速学习进程.最后,设计了一个可视化验证系统,实验结果表明该模型的有效性和可行性.     

基于AGENT的防空作战CGF行为建模研究

介绍了防空作战CGF系统的组成结构,对防空作战CGF系统的特征和防空作战CGF实体对象的行为特征进行了分析,提出了基于Agent的实体行为建模方法,以防空作战单元CGF系统为例,构建了搜索指挥Agent的行为模型,对多Agent的行为规划和Agent主体交互问题进行探讨,为防空作战CGF系统建模提供了有效的方法和途径。     

考虑环境和态势影响的CGF群体智能移动

针对计算机生成兵力(CGF)群体智能移动问题,提出了一种综合考虑环境和态势影响的移动路径计算方法,使用元胞自动机模型和影响图模型分别模拟了场景中各个区域的环境影响和态势影响,采用群集技术模拟了CGF群体移动过程中自然的群体行为,将环境影响与态势影响结合进A*算法中,动态计算出当前环境和态势下的移动路径。仿真实验验证了方法的有效性和可行性。     

基于仿真组件技术的CGF系统体系结构和实现

以仿真组件技术为基础,提出基于仿真组件的计算机生成兵力系统体系结构以及实现方法,介绍了CGF在虚拟测试、评估和先进概念体系结构论证中的应用。通过基于仿真组件技术开发计算机兵力的模型,能够灵活生成多种不同种类的兵力模型和适应不同的运行平台。计算机生成兵力的实体模型分解为设备组件、指控组件、作战平台组件和动作行为模型,利用系统高层建模方法的静态结构建模从兵力组成角度描述设备组件、指控组件和作战平台组件的组合和连接关系,基于状态机动态行为建模建立兵力平台的动作行为模型。通过代码自动生成技术生成仿真组件模型并进行测试,仿真引擎按照动作行为模型的状态调度相应的仿真组件,从而产生作战实体的行为。     

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。     

SUGENO型网络在空战CGF战术决策中的应用

提出了运用SUGENO线性模型研究空战仿真中飞机CGF的战术机动决策问题，构建了决策ANFIS网络。把各种作战态势纳入到统一框架下考虑，并运用混合学习算法完成网络的训练。用最速下降算法优化前提参数，用最小二乘法拟合结论参数。该模型训练速度快，鲁棒性好，能较客观地反映实际空战模型，较好地模拟飞行员的决策，并为蓝方CGF的智能化设计奠定了基础。     

通用型CGF系统中推理决策模型的研究

为了使计算机生成兵力(CGF)实体在仿真环境中具有智能,人工智能技术被广泛的采用。在设计通用型CGF系统推理决策模型的过程中,使用了产生式系统来实现作战任务阶段的决策,使用了模糊理论来实现敌方实体威胁程度的决策,使用了人工神经元网络来实现武器开火的决策。这些人工智能技术在舰艇兵力模型设计中的应用表明,它们能够有效的提高仿真实体的智能水平。     

直升机使用吊声应召反潜兵力需求仿真

针对多机协同反潜中直升机兵力需求计算这一课题,依据反潜直升机搜潜的实际过程,以应召反潜中扩展方形搜索为例,在分析影响直升机兵力需求的四个主要因素的基础上,结合搜潜概率的计算,建立了应召反潜兵力需求的仿真模型。最后通过仿真计算得出,扩展方形搜潜时,反潜直升机数量不宜超过3架;当满足一定条件时,单机就能胜任搜潜任务。     

计算机生成兵力中的模型管理

模型库管理系统(MBMS)原型系统被开发用来管理以COM规范封装的仿真模型。若干关键技术，包括COM／DCOM、IDL、XML，构成了此系统的应用基础。MBMS被首先应用在CGF系统中。初步测试表明，此系统能够满足管理大量模型的需要。使用此系统，开发者能够迅速发现需要的模型；通过浏览模型信息，能够充分了解模型的使用方法。这大大加快了仿真应用的开发过程。     

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。     

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。     

基于时延的水中目标纯方位跟踪算法

针对水听器与艇载噪音声纳构成的系统,提出了一种新的水下被动目标运动分析方法。利用测得的方位序列和到达不同传感器的时延差,建立了状态方程和观测方程。运用扩展卡尔曼滤波算法,研究了该系统的目标运动分析问题。蒙特.卡洛模拟仿真试验结果表明,该方法具有较高的定位性能。该系统构成简单,有良好的应用前景。