面向浅海水声通信的TB-GOMP信道估计算法

针对广义正交匹配追踪(generalized orthogonal matching pursuit,GOMP)算法复杂度较高、估计误差偏大、所需导频数过多、估计性能过度依赖原子选择数且未充分考虑噪声情况的问题,提出基于原子门限和回溯的广义正交匹配追踪(generalized orthogonal matching pursuit algorithm based on atomic threshold and backtracking,TB-GOMP)算法,并将其应用于水声正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统的压缩感知信道估计框架中。所提算法从多角度对GOMP算法进行改进,首先提出合理的原子门限,对原子精细筛选,利用原子门限不仅可以提高支撑集可靠性,还能通过降低运算复杂度缩短运行时间;其次,引入回溯思想消除算法中包含的误选原子,提高信道估计精度;最后,充分考虑到噪声因素,将迭代停止条件设置为噪声的L 2范数。多组实验结果表明所提算法在噪声环境下能有效估计浅海水声信道,并且在估计精度、运行时间、频谱节约度、稳健性等方面相较于对比算法具有明显优势。

在利用地磁探测确定弹体滚转姿态时的使用域分析

地磁场的强度和方向是地理位置的函数,可通过对地磁矢量的探测确定稳定飞行的弹体在空中的滚转姿态。但在利用地磁探测滚转姿态的过程中,存在着诸如地磁异常、地磁传感器的使用域等问题,在地磁探测中这些问题应该得到考虑。文中主要针对影响姿态探测可行性的几种情况,初步分析了影响地磁参量的原因,讨论了影响的程度,提出了一些相应的措施。

磁体实场模拟舰船水下磁场的方案选择

从现实水下磁场的测控与反测控的对抗中,提出了二轴磁体与三轴磁体实场模拟舰船磁场的方案,并对二轴方案与三轴方案进行了比较研究,同时对二轴磁体模拟水下磁场方法进行了分析;利用偶极子的磁矩理论,借助GA算法,对多种配置的偶极子磁矩进行了搜索寻优,找到了二轴磁体的最优配置方法,确立了二轴磁体为实场模拟舰船磁场的最佳方案,对确定多轴磁体的设计方案具有参考价值。

基于水下运动平台的磁性目标跟踪与特征反演

传统的磁梯度张量定位方法大多基于单磁偶极子模型,对具有一定尺度的目标存在定位精度不足的问题,而且易受环境噪声以及测量精度的影响,尤其是在偶极子特征平面上,微小的扰动或者观测精度不足就会导致定位结果发生较大的偏差。针对上述问题,基于多个偶极子的组合模型,结合具有鲁棒性的无迹卡尔曼滤波算法,提出一种针对尺度磁性目标的磁梯度跟踪方法。该方法能够有效提高磁性尺度目标的定位精度,特别当出现异常观测时仍然可以准确定位目标。以水雷或者水下未爆弹等目标的识别为例,根据鲁棒无迹卡尔曼算法得到的偶极子分布状态,结合主成分分析算法的数学含义,设计了一种可以准确反演目标的主尺度特征以及结构特征的目标尺度反演算法。该算法可识别目标主尺度为线结构或者面结构,对目标主尺度反演误差小于0.3 m,对目标主尺度方向的反演误差小于2°,可为目标种类判别提供参考。

基于正交基函数的矢量磁梯度异常探测

磁异常探测技术是一种快速有效的非接触式感知手段。针对传统的标量正交基函数(OBF)检测器获取的磁场信息有限,而矢量OBF检测器得到的磁场信息受地球磁场晃动影响显著的问题,推导一种兼具丰富磁场信息以及抗晃动性能的矢量磁梯度OBF检测器。证明当测量噪声服从高斯独立同分布时,矢量OBF检测器相较于标量OBF检测器具有更低的检测虚警率,且空间采样长度是影响OBF检测器性能的关键因素。仿真和实测结果表明:矢量磁梯度OBF检测器相对于传统检测器具有更优的检测性能,降低空间采样长度可以明显提升其探测性能;矢量磁梯度OBF检测器在低信噪比条件下可以反演得到磁性目标的磁矢量梯度信号,利用粒子群参数估计算法能估计得到目标的位置参数和磁矩参数。

智能水雷主动干扰方法研究

针对传统的扫雷方法在清除智能化水雷引信方面存在的不足,分析了利用主动干扰信号反水雷的思路,通过分析智能引信的工作机理及在干扰背景下对目标信号的检测能力,建立了基于奈曼-皮尔逊准则的主动干扰反水雷模型。针对水雷磁引信,选择电极式电磁扫雷具为干扰源,以中型舰船为保护对象,通过计算三者的相互位置与信噪比的关系,以及水雷检测出的舰船磁场信号的概率,给出了伴随干扰实现方案,证明了该方法的可行性。

通气超空泡水下射弹数值模拟及试验研究

基于均质平衡流理论,利用流场分析软件Fluent 6.3对通气超空泡水下射弹进行了数值模拟,并利用射弹装置开展了试验研究。在初速为50 m/s和70 m/s两种情况下得到了射弹的通气超空泡,此时,随空化数减小,射弹形成超空泡需要更多的通气量,通气超空泡尾部不闭合;形成通气超空泡后,射弹阻力系数大幅度减小,并且不同速度的射弹阻力系数基本相同;在初始速度相同的情况下,通气超空泡射弹比不通气射弹速度衰减慢,位移大。

基于化学痕量检测的反水雷新技术

概述水下探雷的主要手段,介绍传统声、磁、光探雷技术的方法、特点和所存在的问题,提出基于化学痕量检测的反水雷新技术。国外痕量水下检测技术主要包括离子迁移谱法、荧光分析法、电化学法、声波分析法、表面增强拉曼散射以及表面等离子体波共振法等。通过对比各类检测方法的性能得出荧光分析和表面等离子体波共振法灵敏度高,综合性能优,是目前国外痕量水下探测主要方法,并已被应用在反水雷的研究中来提高猎雷的作战效率。

一种新型电极的设计研究

通过分析已有老式电极存在的问题,提出了一种导体和浮芯缆一体化的电极设计方案。对新、旧电极诸参数分别进行了数值计算,按照新电极接触电阻必须小于老电极接触电阻和浮力平衡的策略,确定了电极的设计参数。然后根据设计参数制作电极模型,进行了缩比试验。经过对试验结果进行分析,新电极在电场强度分布、抗腐蚀性等诸多方面优于老电极。文中方法对电极设计工作具有一定参考价值。

水力旋流器流体稳定性研究

通过计算机离散求解模拟水力旋流器周向速度在径向上的分布,并带入瑞利判别式判别其流体的稳定性,发现水力旋流器的流体流动是不稳定的,这种不稳定性对旋流器的分离过程不利。指出了在水力旋流器改进过程中,通过减少流动的不稳定性来改善水力旋流器的分离性能,将是水力旋流器发展的新途径。

水下拖曳系统收放安全性的模拟计算

为了对置于潜艇尾部的水下拖曳系统在收放缆时的安全性进行评估,计算了螺旋浆和艇体的尾流近场.螺旋桨的计算采用升力面理论涡格法,艇体的计算采用无升力体面元法,并考虑两者之间的相互作用.建立了水下拖曳系统在非均匀流场中的力学模型,用有限差分法计算收放缆时拖缆的姿态.计算结果表明,收放缆时的安全性是有足够保障的.

二轴磁体磁场的模拟仿真分析研究

为了论证新的同铁芯、二绕组、同轴线又正交的二轴磁体方案的可行性,进行了二轴磁体磁场数学建模和仿真分析计算。通过两轴通入电流大小和方向变化的仿真分析证明:该方案能够满足舰船磁场分布特征的要求,方案中轴磁体产生的磁场的相关性很小,可提高磁体的对抗能力。

扫雷大功率控制中热设计方法研究

从扫雷控制设备实际工作环境的背景出发,就解决大功率控制热设计问题的方法和措施进行了实验研究和理论分析.这一方法在实际应用中已得到了充分的验证,具有重要的应用参考价值.

单纯形算法水雷搜索研究

采用水下机器人搜索水雷已经成为反水雷发展的一个重要方向,但单个机器人受自身能力的制约,导致搜索水雷的效率低下。单纯形算法可以应用在多机器人之间,相互协同共同完成搜索任务,从而大幅提高工作效率。仿真结果表明,采用单纯形算法构成的搜索编队仅需较少的次数就可以找到目标水雷。

训练用水雷电池设计

水雷电池是价格昂贵的一次性非标准专用电池,部队训练单位存在补充和购买困难的现象。采用电源变换技术,以可充电锂离子电池为核心的水雷训练用替代电池,可以解决因水雷电池不足而影响训练的问题。测试结果表明:替代电池可以满足水雷引信的供电需要,并能通过检测设备的实装测试,能够满足水雷检测训练的需求。

高分辨率探雷声纳搜索空间仿真模型

为解决高分辨率探雷声纳搜索水下目标的探测空间精确计算问题,将声纳探测波束视为刚体,利用波束的方向性函数和多波束成形特点,基于刚体坐标建立了高分辨率探雷声纳探测波束的表达模型;针对两类不同基阵结构的高频探雷声纳,分别依据刚体运动原理建立了精确的空间探测模型,实现了探测空间的精确表达;结合实际应用中声纳对水下固定目标的有效探测长度问题,明确了两类声纳的探测空间结构,分别采用解析和数值解法,对两类基阵的空间探测模型实现求解;为满足实际应用需要,提出并实现了一种声纳探测空间仿真三视图,可直观形象地表达整个探测空间,并用其验证了所建模型和求解方法的正确性。

一种基于模糊理论和神经网络的水雷状态识别方法

介绍了一种基于模糊集合和神经网络的水雷状态识别方法 .该方法根据实际情况 ,将模糊集合和径向基函数神经网络结合起来 ,用于水雷状态的识别 .仿真结果表明 ,这种识别方法性能稳定 ,且有很高的识别精度 .

坪口2号桥10号墩裂缝水下探测研究

以沪昆铁路坪口2号桥10号墩为研究对象,采用水下探测成像技术,取得桥墩水下部分的影像资料。通过对影像资料的分析,得出病害发生的原因以及墩身状态,并制定出解决方案。水下探测成像技术相对其他探测技术,有着直观、准确等优势。将砌体结构看成由砌块、砂浆以及它们之间的粘结带组成的复合结构体,从受压砌体的工作原理入手探寻砌体桥墩裂缝发生的原因。

灭雷炸弹对沉底雷殉爆能力研究

在对沉底雷的猎雷作业中,相对使沉底雷失效而言,殉爆沉底雷更能体现最终猎雷效果。文章通过对灭雷炸弹殉爆能力的计算分析,给出了理论上的殉爆距离数值,对今后部队进行猎雷作业将具有指导意义。

水下拖曳系统中缆索的动力学方程

在对缆索曲线坐标系进行理论推导和对缆索水中受力进行分析的基础上 ,建立了水下拖曳系统中缆索的动力学方程 。