基于扰动声场的水下入侵目标检测方法

提出了一种利用水下入侵目标所引起的扰动声场来检测水下入侵目标的方法.针对浅海发起恐怖活动的主体一般为水下蛙人、机器人等小目标,建立了基于有限长弹性圆柱体的目标散射声场模型,并结合基于射线理论的浅海虚源声场模型,建立了入侵目标引起的扰动声场模型.利用滑动平均周期图法估计信号的功率谱,提出了基于频域加窗功率谱极大值数的目标检测算法.湖上试验结果表明,在当时的水声环境中,提出的方法能以75%左右(若改变检测门限,检测概率可达85%左右)的检测概率探测到水下入侵目标.

浅海环境不确定性对声场扰动的影响

探索海洋环境各水声参数的不确定性所引发的声场扰动,对提高水声场预报的准确性与科学性至关重要,极具理论意义与应用价值。基于Workshop’97浅海环境基准模型,以扰动声场与实际声场的相关性函数作为量化指标,通过Kraken波动理论数值模型与马尔科夫链蒙特卡罗随机统计思想,基于单因子变量原则模拟分析了浅海水平不变环境中各水声参数声场扰动敏感性大小及其相关性,结果表明:沉积层声速C_1、水深D_1敏感性最强,沉积层衰减系数αs、沉积层密度ρs、沉积层声速C_2、沉积层厚度D_2、基底声速C_3次之,基底衰减系数αb、基底密度ρb几乎无影响;αs、ρs、C_1、D_1敏感性随距离增加逐渐增强,C_2、D_2、C_3敏感性随距离增加逐渐减弱;D_2、C_2,D_2、C_3,C_1、C_3,C_2、C_3之间存在较强的正相关性,D_2、C_1,C_1、C_2之间为显著的负相关性。

基于扰动声线声压敏感核的浅水小目标定位

针对收发合置声呐在浅水信道中对小目标的定位能力受强混响制约的问题,利用目标前向散射开展了声屏障实验研究。本文将扰动声线声压敏感核方法应用于小目标定位,仿真分析了不同水底模型精度下的定位性能。仿真结果表明:该方法不仅适用于存在水底测量误差的情况,而且当水底起伏不大时,直接将其近似为平底仍可确定目标的大致位置,其中对于水体中上部的目标定位效果更好。湖试数据结果表明:基于扰动声线声压敏感核的定位方法在自然环境下仍然适用,并且定位效果与仿真结果一致。

浅海表面散射敏感核函数特性研究

海水表面因海浪等因素引起的水面散射会造成声场的扰动,为研究高频条件下海面起伏对接收声场的影响,基于表面散射敏感核函数(SSK)的推导结果,分别从声场的数值仿真和敏感核正演两个角度对接收声场的声压相对变化进行了分析。结果表明表面散射敏感核的空间分布特性与本征声线在水面反射的位置有关,通过线性分析说明了在较小的扰动范围内,表面散射敏感核可以建立海面局部扰动与声压相对变化的线性关系,为海洋观测的研究提供了参考。

声场扰动下预混旋流管状火焰动态响应特性

针对预混旋流管状火焰不稳定问题,开展不同空气体积流量和当量比甲烷/空气火焰对轴向声场扰动响应特性的实验研究,揭示了火焰对不同声场频率的动态响应范围,获得了声场扰动下火焰结构、声压、OH~*等的变化规律。结果表明:火焰对声场的响应呈现低通滤波特性,高频声场对火焰影响较弱,中、低频声场迫使火焰发生同频振荡,甚至引发熄火现象。通过调整入口体积流量发现低通滤波特性的特征频率和低频熄火频率受混合燃气的体积流量及当量比的影响较小。熄火拉伸率计算表明:相对于高当量比火焰,当量比小于等于0.65时火焰抗熄火能力较弱,在中频声场扰动下火焰局部熄火致使火焰抬升。