基于声学亮点特征的水下目标回波模型

水下目标回波亮点结构是重要的目标特征。目标回波亮点时空特征的提取,是水下主动目标识别的一种有效方法。本文基于数学仿真的方法,研究了水下高频(20～35kHz)主动声学目标模型及仿真性能。建立了水下目标声学亮点数学模型,并给出了仿真结果。仿真表明:该模型反映了目标尺度特征,可用此模型生成的目标回波校验目标尺度识别器的性能。

基于亮点模型的典型水下目标回波信号仿真

本文对典型水下目标回波信号进行了仿真研究。此仿真基于声纳目标回波的亮点模型理论,通过成分及时序分析,针对具有球冠形头部和圆柱壳体的典型水下目标的结构特征,建立计算模型并仿真回波信号。仿真结果与湖海试实验结果的对比表明此仿真模型与实际情况基本一致,可以为声纳信号处理、目标识别等方面的研究提供支持。

水下目标多亮点回波仿真及应用研究

水下目标回波的亮点结构是重要的目标特征,因此,水下目标亮点特征的提取也是主动探测系统进行目标识别与跟踪的主要内容。该文研究了水下目标亮点的结构模型及亮点回波信号模型,重点分析了窄带系统中目标亮点回波信号的幅度、时延、频移以及相位的仿真计算方法。配合波束形成、参数估计及弹道逻辑,实现了对水下目标进行动态跟踪的仿真弹道,并给出了仿真实例。该仿真方法已经在水下武器仿真系统中得到了很好的应用,具有重要的使用价值。

水声探测系统目标回波信号仿真技术研究

目标回波信号是水声探测系统主要的信息来源,在水声对抗仿真系统中,目标回波信号的仿真数据量又是制约仿真实时性的关键因素之一,因此,必须对目标回波信号进行深入研究,既要真实仿真出实际系统中目标回波信号的所有特征,又要满足仿真实时性的要求。提出了一种针对水声对抗仿真系统的目标回波仿真信号模型,该模型以窄带信号的复包络为基础,综合了实际系统中多普勒频移和频率补偿的影响,更具真实性和实用性。利用该模型具有采样频率低,仿真数据量小的优点,能够满足仿真系统实时性的要求。在水声对抗试验仿真系统中得到了很好的检验,具有广阔的应用前景。

水下目标壳体的镜反射亮点回波结构

文章从工程应用角度讨论水下目标壳体镜反射亮点回波结构。在声呐频率范围内把水下目标壳体作为多层平板处理。应用声线方法和递推关系导出任意多层平板的反射系数。忽略耦合水层两边的多次反射后,得到一组适合于瞬态和亮点分析的反射系数近似公式。利用这组公式依次讨论了:(1)未敷设吸声覆盖层的单层壳体;(2)未敷设吸声覆盖层的双层壳体;(3)敷设吸声覆盖层的单层壳体;(4)敷设吸声覆盖层的双层壳体等4种情况的镜反射亮点回波结构。并给出了数值计算的算例。

一种基于亮点模型的潜艇回波仿真方法

研究潜艇回波建模优化问题,为了建立精确的潜艇回波模型,并提高仿真的运算速度,提出了一种直观、快速的潜艇回波仿真方法,采用亮点模型,根据潜艇的形状,把潜艇回波等效为亮点回波的叠加,并用等效面积法来计算潜艇各亮点的遮挡,在上述基础上建立回波模型,采用梯形单频信号作为鱼雷的主动声信号,进行了潜艇目标回波的仿真,仿真结果与目标回波的基本理论相符。改进方法运算速度快,能够满足工程上模拟鱼雷主动探测的实时性要求,具有重要的应用价值。

基于多亮点模型的目标回波信号在水声对抗仿真系统中的应用

研究了水下目标回波信号多亮点模型的仿真实现问题,提出了一种能够满足水声对抗试验仿真系统实时性要求的目标亮点三参数求解方法,计算机仿真结果验证了文中所采用的理论模型的正确性和文中处理方法的有效性。

水下目标回波亮点特性计算的图形学方法

根据Kirchohoff近似公式建立了一种水下目标回波亮点特性计算的新方法。该方法利用三维图形处理系统,采用建模软件对复杂水下目标进行几何建模,利用OpenGL技术将几何三维模型转化为屏幕上可视化的像素图形,利用计算机图形学方法和图形硬件计算水下复杂目标的表面法向量和空间距离信息,将回波亮点特性中的面元计算转化为对图形像素点相关信息的计算,对不同传播距离的面元反射特性求和得到水下复杂目标回波亮点特征,最后模拟出不同脉宽的发射信号的水下目标回波信号。模拟计算表明该方法有效,对回波亮点特性模拟逼真,同时计算复杂度不受模拟几何建模复杂度的影响。

水下目标声学探测识别初步实验研究

介绍了水下目标三维成像技术及基本原理,根据目标回波亮点模型,设计出线性换能器阵列系统;该系统发射一次声波就可以获取包含水下目标信息的一系列二维回波信号,再由计算机处理回波信号合成目标的三维声学图像.其次,分析了刚性目标和柔性目标的回波散射强度的差别.实验结果表明,目标回波亮点模型在实际应用中切实可行,为声纳目标识别等方面的研究提供支持.

基于脉冲幅度起伏频率的体目标与点源合成目标回波分辨

针对水中体目标回波与点源合成目标回波分辨问题,研究了体目标和常规点源合成目标回波脉冲幅度起伏频率特性。基于目标回波亮点模型,理论分析证明了体目标回波脉冲幅度起伏频率具有随载波频率相关的变化特性,而常规点源合成目标回波的脉冲幅度起伏频率不具有相应特性,据此提出并研究了基于脉冲幅度起伏频率的体目标回波与点源合成目标回波分辨的方法。海上试验对Benchmark模型回波与两个点声源合成的模拟回波进行对比,试验结果表明:通过主动发射两个频率差别明显的载频信号,基于接收回波的脉冲幅度起伏峰值频率对比,可以对体目标回波与合成回波进行分辨,验证了基于脉冲幅度起伏频率的体目标回波与点源合成目标回波分辨方法的可行性。

基于亮点法的引信射频系统仿真

基于亮点法建立了目标位于雷达近场时的系统模型。讨论了目标回波信号的幅度、相位和时延的计算方法。利用时域有限差分法,建立引信雷达天线产生的近场特性数据库。将板级电路仿真和天线近场计算结合起来,建立引信系统仿真器。通过这个仿真器可以更加精确可靠地对引信系统进行仿真。最后时域仿真结果证明这种仿真器可以有效地应用到武器系统的模拟仿真中。

基于FOCUSS的水中目标回波亮点高分辨提取方法

水中目标回波亮点空间分布是估计目标尺度、确定目标要害部位、目标识别分类的主要目标特性依据。分析了水中目标回波亮点提取的主要方法及其优缺点,针对提高水中目标回波亮点方位估计分辨率的问题,采用欠定系统局域解法(Focal Undetermined System Solver,FOCUSS)压缩感知信号处理方法估计目标回波亮点的方位分布,并与时域常规波束形成(Conventional Beamforming,CBF)方法、子阵最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)波束形成方法进行了比较。试验数据处理结果表明,FOCUSS压缩感知方法的回波亮点方位输出主瓣是"针形"的且无明显旁瓣,分辨率高于子阵MVDR、CBF波束形成处理结果。另一方面,FOCUSS压缩感知方法对信噪比的要求高,适用于良好信噪比条件下的回波亮点提取。

水下目标的声纳回波数据仿真

对水下静态小目标的声纳回波信号进行了仿真研究。针对水下静态小目标中典型的圆柱壳体加球冠形头部的结构,建立了该类目标声纳回波信号的亮点模型,以及声纳系统走航探测时的动态数据模型。在计算仿真数据时,将模型化的目标回波数据与真实的水声背景混响数据相融合,更真实的模拟实际情况。通过与湖海试实验结果的对比,该模型仿真效果良好,可以为声纳信号处理、水下目标识别等方面的研究提供支持。

基于亮点模型的潜艇目标回声过渡特性分析

研究潜艇目标回声的近、远场过渡特性对于主动声纳探潜、探测和水声对抗具有实际意义。计算目标回声强度随距离变化曲线是分析目标回声近、远场过渡特性的一种有效方法。理论分析和试验研究均表明,在鱼雷自导频率下,目标回波可近似看成是目标亮点回波相干叠加的结果。该文提出了一种基于亮点模型的潜艇目标回声过渡特性分析方法,通过亮点模型计算不同距离情况下的潜艇目标的回声强度值,进而分析潜艇目标回声的近、远场过渡特性,并与板块元算法计算回声强度值分析潜艇目标过渡特性进行了对比。仿真结果表明,该方法简单,高效。

基于改进亮点模型的尺度目标建模技术

在近场情况下,目标相对声源作变向运动时,水下目标各个亮点运动速度已不能简单地等同于目标几何中心运动速度。针对此问题,提出了一种典型的运动目标亮点速度的解算方法,以此为基础建立了改进的目标亮点模型。计算了雷目距离、目标弦角、目标运动速度和旋转角速度对改进模型回波频谱的影响,回波频谱均出现明显的带宽展宽现象,且展宽程度受目标速度和旋转角速度影响最大。仿真结果表明,改进亮点模型能够更加逼真地模拟水下体目标的回波特性,模型是有效的。

基于板块元法的水下目标回波亮点仿真

针对传统亮点模型模拟水下目标回波亮点精确度不高的问题,给出了一种运用板块元法仿真实现目标回波亮点的方法。采用建模软件对潜艇模型进行精确几何建模,运用板块元法计算了潜艇目标的高频回波数据。仿真结果表明:该方法可以更真实地反应水下目标的回波亮点特性,为水下目标的探测与识别提供数据支持。

亮点法在引信仿真中对目标回波计算的应用

在引信的数字仿真和半实物仿真中,目标回波的计算是进行仿真的基础。介绍了亮点法在目标回波计算中的应用,给出了利用亮点法对目标回波的幅度、延时和多普勒频率进行仿真计算的方法。该方法能够简化计算过程,能够满足仿真中实时性的要求。

目标壳体高频亮点回波结构的近似方法与分析

利用几何声线法分离了目标壳体高频亮点回波结构的精确解,结合波动理论建立了水下敷粘弹性材料多层壳体的近似模型,即通过等效的2层单层壳体的组合近似多层壳体,并推导了模型的亮点回波结构.通过分析不同情况下近似模型的回波构成,并与精确解相对比,验证了近似模型的可行性,也给出了目标回波构成与材料、频率之间的关系,以及壳体各部分在回波中的作用.分析结果表明,当损耗因子较大或频率较高时,反射回波的主要成分是吸声材料与环境介质间的回波,这为水中小目标的隐身设计提供了基础.最后,以聚脲为吸声材料验证文中结论的正确性.

潜艇的回声特征控制及其海上测试评估

潜艇降噪技术的发展 ,使利用主动声呐进行水下目标探测又成为人们的研究热点 ,有关潜艇回声隐身的相关技术 ,也随之成为各国海军装备技术发展的重点之一。本文简要介绍了潜艇回声特征控制的发展现状 ,及水下目标回声特性海上测试技术的发展展望。

时频域去模糊提取目标回波亮点

为解决短时傅里叶变换(STFT)的时频定位能力受限于窗函数,影响分辨目标亮点的能力,本文提出了一种STFT去模糊提取水中目标回波亮点的方法。通过建立STFT卷积模型,分析获得图像点散射函数(PSF)与STFT的窗函数的关系,并将图像去模糊理论运用到STFT中。仿真研究表明,该方法具有比STFT更优的时频分辨能力,并且能有效抑制背景噪声,同时分析了信号形式、信噪比、亮点特征参数对其性能的影响。松花江声学试验数据结果表明:该方法在水中目标亮点提取处理中具有一定稳健性与实用性。