西北太平洋水声环境区划及声传播特征

基于2006年Argo资料,计算西北太平洋海域0-1 500 m声速剖面。针对声速结构分类中分类数目难以客观选取和分类结果易陷入局部最优等问题,采用聚类中心动态调整的遗传编码方案和操作算子,充分利用模糊聚类与遗传算法的优势,运用改进的遗传聚类算法对西北太平洋声速剖面进行分类区划。基于声场环境区划结果,运用Kraken简正波传播模型(Kraken Normal Wave Propagation Mode)l模拟典型声速结构的声传播损失场,借助表征声呐效能的优质因数(FOM),分析典型声速结构的传播损失特征及其对声呐探测、水下潜器等活动的影响。

动态水声环境不确定性的估计与分析

水声环境具有强烈的时空易变性,为了解其变化中的规律和产生的不确定性,将Princeton ocean model(POM)海洋数值模式和Parabolic equation(PE)水声传播模型进行耦合,建立海洋—声学耦合数值模式。对海区的温盐等环境参数和水下声场进行估计,给出了典型断面的温度垂直结构、实验海区声速剖面和传播损失。同时,采用集合卡尔曼滤波方法结合海洋—声学耦合数值模式分析了水声环境的不确定性,对不同深度与频率下,传播损失的均值与满足90%的可能区间进行了计算,同时给出了不同点声速、传播损失的不确定性直方图。和实验数据的对比结果表明该方法具有较高的有效性,能对水声环境的不确定性进行合理的估计。

水声环境对声纳作用距离影响的一种定量分析方法

本文分析了目标参数估计误差对声纳作用距离预报的影响，在此基础上，提出了一种预报方法，以减小目标参数估计误差、较客观地反映水声环境对声纳作用距离的影响．

基于水声环境的潜艇阵地优化方法研究

针对现有阵地伏击战法主要根据作战任务对阵地进行规划的不足及水声环境对潜艇隐蔽性和声纳探测效能的影响,系统分析了水声环境对阵地设伏战法的影响,通过建立声纳探测模型,并针对目标深度不确定情况下的探测对策对我潜艇声纳作用距离进行了量化,提供了潜艇伏击阵地的优化配置方法。仿真结果表明该方法对提高潜艇的攻防能力具有较强的实用性。

水声环境复杂性对声呐探测距离的影响

声呐作用距离与水文条件密切相关,同样一部声呐在不同的海洋环境中其探测性能往往相差十分悬殊。除了声呐设备本身性能外,水声环境对声呐探测性能也有相当大的影响。针对潜艇经常活动的浅海区域,介绍浅海水声传播机理,建立不同水文条件下声传播的射线声学模型。对3种典型水文条件下的声传播规律仿真,提出了声呐如何根据不同水文条件进行合理使用的策略,为提高声呐探测性能的稳定性提供参考。

水声环境快速评估建模与仿真

提出了基于最优插值和经验正交函数的水声环境快速重构方法,利用海表遥感数据、实测片段数据以及历史数据,实现了海洋环境剖面的实时重构。针对不同海区的水声传播特点,建立了基于波束位移射线简正波、广义相积分简正波和抛物方程理论的水声环境传播仿真模型。根据声速剖面特征和水声传播计算结果,建立了环境特征参数评估模型,有效提取了实际应用需要的环境特征量。在此基础上,构建了水声环境快速评估仿真系统,与现有海洋环境同化预报模式的延时预报相比,该方法在区域战场环境的实时分析评估以及硬件配置要求方面具有明显优势。实验结果验证了系统的有效性。

基于水声环境空间中多模态深度融合模型的目标识别方法研究

随着对水下目标特性研究的深入和声学探测技术的发展,基于单模态的阵列式信息融合或基于空间信息的分布式信息融合的水下目标识别方法研究已有一定成果,但针对复杂海况导致单一物理场或单一融合层次的系统识别性能提高有限等方面影响的水下目标识别方法研究还有所不足,因此,开展基于多模态深度融合模型的水下目标识别方法研究可利用模态互补,共享信息而提升识别率。文中在国内外研究基础上,深入研究了基于到达时差法和多模态方法组合的检测方法,初步形成了基于水声环境空间中多模态深度融合模型的识别框架,开展了海洋中典型自然与人为事件的信号分析与特征提取,并在此基础上,设计新型基于海底基站的被动识别系统。该系统同步记录和由位置等组成的时间序列标记声、磁和压数据,可实现高精度、高分辨率的识别。本研究可满足未来海洋观测对高性能水下目标探测、定位和跟踪系统的迫切需要,为海洋安全监管、海洋突发事件应急响应等领域提供新的技术手段和科学参考。

水声环境仿真及其可视化技术研究

针对水声环境对舰艇声纳探测效能的显著影响以及主要海域海洋环境特点,建立了浅海和深海水声环境仿真模型,实现了对海区水声环境的快速、准确预报。提出了基于3维声场纹理预积分的水声环境体可视化方法,实现了对水下声场的直观表达与多维分析,从而为水声环境的认知、教学训练以及决策支持提供了有效手段。

海洋水声环境敏感区诊断与适应性观测研究进展

传统的海洋水声环境观测通常是局部区域范围内短时间的有限观测,非常时期观测平台在作战海区实施系统观测十分困难,如何利用适当的观测方式获取有效的观测数据来提高观测效率是目前亟需解决的问题。该文介绍了海洋声学敏感区诊断与适应性观测概念,总结了相关研究进展,该项工作有助于改进目前传统的观测系统设计,提高观测网建设效益,根据敏感区分布特点建立移动的补充观测系统开展适应性观测,从而发展我国新型的海洋观测体系,为改善海洋水声环境预报质量提供技术支撑。

海洋水声环境调查数据处理系统的设计与实现

针对目前海洋环境调查现状,结合国内现有的技术条件和现有的处理方法、原理,详细论述了海洋水声环境调查处理系统软件主要功能的设计及关键技术,该系统软件满足海洋调查的需求,极大提高了海洋环境数据处理的自动化、数字化和信息化程度。

西太平洋海域的水声环境特征区划研究

利用WOA05世界大洋数据集1°分辨率、标准分层的气候态平均温、盐场资料,提取一组表征西太平洋海域水声场环境的特征指标。针对海洋水团在温、盐、声等属性特征空间分布的几何结构大多为椭球状的特点,借助一组聚类结果评估函数确定最佳分类区划数目,运用Gustafson-Kessel聚类算法对西太平洋海域水下环境进行分类区划,以便对该海域的声场背景分析和声纳探测提供参考。

水声环境特征参数并行预报方法研究

随着水声装备的快速发展,其性能发挥与海洋环境的耦合越来越紧密,如何为水声传感器提供长时间、大范围、精细化水声环境参数信息,对优化水声传感器设计,充分发挥其探测性能,实现海洋环境与传感器性能发挥的最佳匹配具有重要意义。利用MPI并行编程环境开发了水声环境特征参数并行预报程序,实现了水声环境特征参数的快速预报,针对并行程序存在的任务负载不均衡问题,分析了造成负载分配不均衡的原因,给出了性能优化的策略和方法。测试结果表明,优化后的并行程序,负载均衡问题得到了有效改善,计算时间大幅缩短,大大提升了水声环境参数预报能力。

水平阵的浅海水声环境参数盲估计方法与实验验证

目前．水声环境参数估计一般采用直接测量或者匹配场反演的方法。直接测量的方法不仅费时、昂贵，而且很难大面积实施；利用匹配场技术反演水声环境参数虽然弥补了直接测量的不足．但需信息可靠的已知声源。水声环境参数盲估计是指通过水听器阵接收未知目标（如航行经过的舰船或潜艇等）辐射的噪声．在对海区水声环境参数不太了解及目标所处位置未知的情况下，与假设的目标经水声传播模型后得到的理论模拟信号相关联，按一定准则计算出关联函数（即目标函数），并在一定范围内搜索目标位置空间和海区水声环境参数，由此得到该海区水声环境参数和目标空间的估计值。水声环境参数盲估计技术．在不需要目标声源信息的情况下就可以获取海区水声环境参数，不仅可以弥补直接测量方法的不足，降低参数反演方法的约束条件．减少获取水声环境参数的花费，更为重要的是能通过采集航行非合作海区（如敌对国海域等）舰船辐射的噪声秘密、隐蔽的获取该海区的水声环境参数。

水声环境参数盲估计的仿真研究

针对水声环境参数传统获取方法的缺点及其在非常时期或非合作海域不易获取的情况,提出了水声环境参数盲估计的概念及理论模型,通过对目标函数的选取,采用遗传算法对多个水声环境参数和未知目标的空间位置进行全局寻优,并依此对基于不同信噪比观测数据的水声环境参数盲估计进行了计算机仿真。水声环境参数盲估计的仿真算例表明,水声环境参数盲估计技术是可行和有效的。

环境水平不变的水声环境参数盲估计与实验验证

为秘密、隐蔽地获取非常时期或非合作海区的水声环境参数,提出了水声环境参数盲估计的概念,分析和研究了水声环境参数盲估计理论,并对其中的目标函数进行了详细探讨,同时利用SWellEx-96海试的部分数据对基于水平不变的水声环境参数盲估计方法进行了实验验证。实验结果表明,基于环境水平不变的水声环境参数盲估计技术是可行和有效的。

一种适用于水声环境的变步长LMS算法

随着自适应信号处理在理论上的不断发展和实践应用,国内外研究学者从各方面着手,对自适应算法进行系统性研究。在自适应算法中,应用最为广泛的是Widrow等人提出的最小均方(LMS,Least Mean Square)算法,该算法具有成熟的理论基础、结构简单、稳定性好,易于工程实现,在水声信号处理中起着举足轻重的作用。

复杂水声环境下多目标回波合成技术

鱼雷制导系统仿真的核心之一是复杂水声环境下多目标回波合成技术的精细化建模,在介绍复杂水声环境概念和基本点目标回波模型基础上,对远场和近场、点目标与体目标不同组合条件下的多目标信号合成技术进行了深入研究,建立了相关的数学模型,给出了典型条件下的仿真计算结果,可供复杂水声环境下的鱼雷制导系统仿真参考。

西北太平洋水声环境条件的分析研究

以西北太平洋(0°～60°N,100°～170°E),5×5°方区为统计单位,分析研究了西北太平洋温、盐、密、声与深海声道等基本水声环境要素(条件)的时空分布变化规律.

基于MODAS产品的西北太平洋海洋水声环境实时动态估计研究

0引言海洋水声环境是海军舰艇及各型水下武器平台的水下导航、通信以及作战活动的主要背景要素,全面的认识和掌握海洋水声环境是军事水声对抗的物理基础。现有海洋水声预报产品大多基于往年历史统计资料,未能形成实时动态估计产品,未来数天内预报产品还处于空白状态。由于海洋浅海声速剖面受海水昼夜温差、季节温差、盐度变化影响较大,基于历史温盐资料的水声预报产品难以准确、有效的预报海区声速剖面。

水声环境通用决策保障图构建技术研究

重点介绍了依托三维虚拟地理信息技术,通过引入新的图层技术理念,构建水声环境通用决策保障图(underwater acoustics environment common operation picture,UAE-COP),为实现相关显示要素的便捷、有效管理以及各类专题信息的快速提取,从而提高决策者对水下环境的感知和认知能力提供了有效途径。经过检验,在构建的通用水声环境决策保障图中,可以很好地实现对水下环境的要素查询、要素预报、特征参数分析、传播损失分析、基于外部环境的水声装备探测效能分析、辅助决策等操作以及外部环境态势的可视化显示,为海上作业平台提供水下环境态势专题信息保障。