水下目标敷设吸声材料对抗鱼雷作战效果仿真研究

研究水下目标敷设吸声材料对抗鱼雷作战效果对鱼雷和消声瓦技术的研究具有重要意义.本文从对抗角度出发,建立了水下目标敷设吸声材料对抗鱼雷效果的仿真模型和评估方法,对水下目标敷设吸声材料后对抗来袭鱼雷的作战效果以及水下目标敷设吸声材料后目标强度最佳预期降低值问题进行了仿真研究.仿真结果表明:水下目标敷设吸声材料后可使来袭鱼雷的命中概率下降,但对自导性能先进的鱼雷而言对抗效果并不明显,因此需采用软硬结合的综合对抗方法,而不能单纯依靠采用吸声材料的软对抗方式.最后基于仿真结果,本文提出了消声瓦技术的发展建议.     

敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳散射特性

研究敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳声散射特性对探测和识别水下目标具有重要意义。利用 COMSOL有限元软件对水下弹性球进行仿真,获得目标强度的数值解,通过与理论解对比验证了该方法可用于计算水下球形结构的声散射特性。通过对弹性球壳敷设覆盖层前后的目标强度进行仿真,对比结果指出敷设空腔覆盖层能有效降低球壳的目标强度。进一步讨论覆盖层材料参数和空腔结构变化对弹性球壳声散射特性的影响,结果表明：空腔比、覆盖层厚度和损耗因子值越大,目标强度越小;与圆柱、圆台空腔相比,圆锥空腔的目标强度最低。     

敷设空腔覆盖层的水下弹性球壳散射特性研究

为提高水下结构的隐身性,研究覆盖层物理参数对结构散射特性的影响。利用有限元软件COMSOL对水下弹性球进行仿真,获得目标强度的数值解,仿真数值解与理论解基本一致,最大误差为0.3 dB,验证了该方法可用于计算水下球形结构的声散射特性。通过对弹性球壳敷设覆盖层前后的目标强度进行仿真,表明敷设空腔覆盖层能有效降低球壳的目标强度。进一步讨论覆盖层材料参数和空腔结构变化对弹性球壳声散射特性的影响,结果表明:空腔比、覆盖层厚度和损耗因子越大,目标强度越小;与圆柱、圆台空腔相比,圆锥空腔的目标强度最低。在一定范围内,空腔覆盖层的物理参数越大,结构的目标强度越小,吸声性能越好,隐身性越强。     

水下目标定位中的声线折射修正方法

研究了提高水下目标定位精度的一种误差修正方法-声线折射修正方法.首先根据水下声线传播环境和声速变化规律建立了海水的折射率球面分层模型.然后基于Snell定理,利用射线描迹方法得到从声源到水下目标的声线传播轨迹,从而建立声线的真实传播距离和角度模型.经与声纳测量系统的测量参数比对,建立了水下目标定位中的声线折射误差修正模型.根据实测的海水声速剖面,利用折射率球面分层模型和声线折射修正模型进行了水下目标定位的数值计算.实验证实,采用声线折射修正方法可以有效地提高水下目标的定位精度.     

水下复杂形状目标回声的过渡特性

对水下复杂目标进行多个子目标积木式建模，利用近场板块元方法研究目标近场，远场的过渡规律，并运用了目标相互干涉理论，对复杂目标近场回声强度出现的干涉现象进行了物理解释，获得了频率为3kHz和5kHz的平面波正横入射和斜入射水下复杂目标时，回声强度随距离变化的规律，与简单形状目标相比，复杂目标的回声强度随频率和距离的变化更为复杂。     

水下小目标的回波特性

摘要：
应用板块元方法对水下小目标的回波特性进行了研究,包括回声强度和多波束近程回波亮点声图像仿真等.通过回声强度计算和多波束仿真表明,小目标的目标强度指向性很强,并且可以看出亮点形成结构.湖上实验结果表明,板块元方法可以对水下小目标的回波特性进行预报且预报结果良好. 关键词：
水下小目标; 回声强度; 角度距离谱 中图分类号： O 421
文献标志码： A     

基于改进粒子滤波算法的水下目标跟踪 

针对复杂水下环境中声探测传感器获得的运动目标信息具有不确定性和模糊性等问题,提出了基于声探测传感器特点的高斯粒子滤波水下目标跟踪方法.基于粒子滤波理论,采用一阶自回归模型作为运动目标状态转移的依据,设计了由目标区域的面积特征和不变矩特征相融合的观测模型,解决了目标跟踪中的粒子权值的选取问题,克服了传统粒子滤波重采样问题,提高了复杂环境下目标跟踪结果的准确率.展示了应用高斯粒子滤波实现水下目标跟踪的过程.试验结果表明,该方法具有较好的鲁棒性和实时性,是复杂水下环境中目标跟踪的一种高效可行的新方法.     

水声吸声材料与吸声结构研究进展

低频探测技术的发展对水下航行器的隐身性能提出了新的挑战。为了提高水下航行器的生存能力,通常会在其表面敷设水声吸声材料以吸收声纳发出的探测声波。本文综述了水声吸声材料及吸声结构的研究进展,介绍了基体材料改性、不同吸声结构对吸声性能的影响以及声学超材料在水声吸声领域中的应用,并总结了吸声材料和吸声结构中存在的问题与不足。     

基于CKF-SLAM改进的无人水下航行器动态目标跟踪算法研究

针对容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)同步定位与建图(simultaneous localization and mapping, SLAM)算法在动态目标跟踪(object tracking, OT)的应用中,存在算法实时性不高、计算复杂以及对动态目标物跟踪精度较低的问题,提出基于平方根容积卡尔曼滤波SLAM的无人水下航行器(unmanned underwater Vehicle, UUV)目标跟踪算法(SRCKF-SLAM-OT).该算法将CKF-SLAM-OT中复杂的计算部分,利用3阶容积准则选取一组相同权值的容积点来近似计算,再利用数值积分法计算非线性方程模型的后验状态估计平均值和方差,并对协方差矩阵的平方根因子进行更新.仿真结果表明：SRCKF-SLAM-OT算法简化了计算量和改善了数值精度,提高了UUV在未知水下环境中自身定位的精度和动态目标物跟踪的能力.     

水声吸声材料与吸声结构研究进展

低频探测技术的发展对水下航行器的隐身性能提出了新的挑战。为了提高水下航行器的生存能力,通常会在其表面敷设水声吸声材料以吸收声纳发出的探测声波。本文综述了水声吸声材料及吸声结构的研究进展,介绍了基体材料改性、不同吸声结构对吸声性能的影响以及声学超材料在水声吸声领域中的应用,并总结了吸声材料和吸声结构中存在的问题与不足。     

飞行动目标RCS可视化计算

通过动力学方程和运动学方程计算飞行动目标的飞行轨迹,利用飞行扰动模型计算飞行过程中的飞行随机抖动,将图形电磁计算的方法推广到计算飞行动目标的雷达散射截面,并比较了考虑随机抖动前后的计算结果.     

基于海洋磁异常特征的目标定位理论和方法

在世界磁场模型WMM2005的基础上,建立了海洋磁场的数值计算模型,根据水下目标磁场的远场分布特征,建立了目标磁场分布的定位模型。在此基础上提出了水下目标磁异常定位方法。仿真实验证明,该定位方法完全可以满足水下目标精确定位的要求。     

基于分布式水下无线传感器网络目标协同定位方法研究

本文提出了一种基于水下传感器网络的目标协同定位改进方法。基于多重信号分类方法（MUSIC）得到目标的DOA估计,通过对水下信号传输特性分析,建立水下阵列传感器网络的目标定位模型,利用最大似然估计得到目标位置。利用基于阈值检测的分布式高斯牛顿迭代法完成最大似然估计的解算,仿真结果表明该方法有效节约了网络节点能量,降低了数据通信量,且得到了更好的定位精度。此外,分析比较了在不同噪声环境下、不同声源级情况下的目标位置结果。     

舰艇抗冲瓦整体冲击隔离新概念及其机理研究

基于声阻抗失配原理,提出了舰艇抗冲瓦对水下爆炸冲击的整体隔离新概念.采用波动理论和Taylor平板模型.以冲击波在水、覆盖层、空气层、船体钢中的传播过程为研究对象,建立了实心敷设层结构(消声瓦的简化模型)和带空腔敷设层结构(抗冲瓦)的流固耦合模型.利用Abaqus软件建立舰艇抗冲瓦三维冲击响应模型.算例结果表明,抗冲瓦能够很好地隔离水下爆炸冲击波.大大降低船体结构材料应力和加速度冲击响应峰值,并能在广泛的频域内显著降低舰艇冲击响应.     

水下复合材料舵的声散射特性仿真研究

为了研究复合材料对舵结构的声散射特性的影响,采用结合自动匹配层技术的声学有限元法,利用LMS Virtual Lab声学计算软件,以钢质舵模型为原始参照,对水下复合材料舵结构的声散射特性进行求解及对比分析。计算内容为2种舵结构模型的正横目标强度、不同角度入射时的近场散射声压以及水平面内周向的声散射目标强度指向性。结果表明,在中高频段内复合材料对目标强度的降低作用十分明显,并且其指向性目标强度数值也在大部分角度上低于钢质舵;另外,复合材料舵容易使声波透过并在入射前向形成强散射区,而钢质舵则更多的是背向的散射回波。     

敷设声学覆盖层结构在水下爆炸作用下的流固耦合分析

为解决水下冲击波作用下带声学覆盖层结构的动响应问题,提出了敷设声学覆盖层结构遇水下非接触爆炸冲击波的流固耦合分析方法.冲击早期高频作用段采用声学波动理论,以冲击波在水、覆盖层、钢板中的传播过程为研究对象,利用冲量等效修正冲击早期Taylor板模型反射系数;冲击波早期高频段过后,覆盖层的影响主要体现在其质量效应上,将覆盖层质量加载在其对应的结构有限元结点上,并结合二阶DAA,给出流固耦合计算方法,分析结构动响应,该方法大大缩减了有限元计算规模.最后实施了敷设去耦瓦加筋圆柱壳水下爆炸试验,其加速度峰值与试验偏差在20%以内,速度峰值偏差在10%以内,应变峰值偏差在15%以内,充分验证了计算方法.     

激光水下目标探测中混沌背景信号重构的研究

对激光水下目标探测中混沌景信号的重构问题进行了研究。讨论了混沌时间序列的动态特性，并实际计算了激光水下目标探测中混沌背影信号的时延、混沌维数等有关征参量。阐述神经网络重构时间序列模型机理的基础上，提出用神经网络局剖预测法重构水下目标探测中混沌背影信号，最后在成功地重构出屯背影信号的条件下，利用预测误差检测到水下目标探测中的有用弱信号。实验结果表明这种方法是比较有效的。     

激光水下目标探测中混沌背景信号重构的研究

对激光水下目标探测中混沌背景信号的重构问题进行了研究．讨论了混沌时间序列的动态特性，并实际计算了激光水下目标探测中混沌背景信号的时延、混沌维数等有关特征参量．在阐述神经网络重构时间序列模型机理的基础上，提出用神经网络局部预测法重构水下目标探测中混沌背景信号，最后在成功地重构出混沌背景信号的条件下，利用预测误差检测到水下目标探测中的有用弱信号．实验结果表明这种方法是比较有效的．     

基于类加权YOLO网络的水下目标检测

由于水下目标检测面临着图像模糊、尺度多样化、复杂背景等问题,给水下目标检测应用带来很多挑战.本文提出了一种基于类加权YOLO网络的水下目标检测方法,主要思想是在深度网络YOLO的基础上,构造了类加权损失函数,来平衡样本难易程度以获得更好的效果,并引入了目标框自适应维度聚类方法,进一步提升了检测性能.实验结果表明,本文算法与传统的YOLO网络模型相比,在每幅图片包含近20个目标的密集目标检测任务中,能够将平均准确率从71.2%提升至74.1%,召回率由71.1%提升到78.3%.     

水下简单形状目标回声的近远场过渡特性

定义了描述目标近场回声特性的物理量－回声强度（Echo Strength,ES)。提出计算ES的近场板块元方法，得出水下简单形状目标：球体、椭圆柱和旋转椭球体回声的近、远场过渡规律。为实验测量目标强度时的距离选择提供理论依据。