航空搜潜研究综述

综述了60多年来国内外航空搜潜研究的理论与运用实践;在此基础上,分析了航空搜潜研究存在的不足;指出了下一步航空搜潜要研究的重点和主要方向。

航空搜潜装备搜潜范围建模与仿真研究

根据航空搜潜装备的特点,结合主/被动声呐方程、潜艇目标强度、潜艇目标辐射噪声特征、搜潜装备性能、浅海传播损失模型、海洋环境特点等,建立了单基地条件下搜潜装备搜潜范围的数学模型,并以海洋环境噪声的变化为条件,仿真分析了搜潜装备有效搜潜半径随海洋噪声的变化情况。通过本文的研究,可以根据海洋环境等变化,确定出搜潜装备的搜潜范围变化情况,为航空搜潜训练提供了理论依据。

主/被动联合多基地航空搜潜范围分析

在主/被动联合多基地航空搜潜条件下,根据声纳、浮标、潜艇的位置关系,推导出了对目标定位的数学模型,并结合主/被动声纳方程,建立了目标与主动声纳和浮标之间的位置关系、主动声纳的最大传输距离、多基地搜潜的搜潜范围和定位范围等数学模型,在此基础上,分析了搜潜范围与主动声纳和浮标距离之间的关系、目标与主动声纳和目标与浮标距离之间的关系、浮标位置与搜潜范围和定位范围之间的关系等,获得了有益的结果。

双基地航空搜潜建模与仿真

根据双基地航空搜潜的特点,在对双基地条件下航空搜潜的搜潜距离及误差、目标强度、传播损失等模型及估算方法进行研究的基础上,建立了双基地航空搜潜条件下的搜潜距离和搜潜范围模型,确定了有效搜潜范围与发射声源级、环境噪声、接收指向性指数、检测阈值、声源与接收器的相对距离、目标方位等的关系,仿真分析了发射频率、双基地之间距离对搜潜距离和搜潜范围的影响,测向角对搜潜范围的影响等,获得了有益的结果,为航空搜潜训练提供了理论依据.

主/被动联合多基地航空搜潜定位及误差分析

根据主/被动联合多基地航空搜潜中主动声源、目标、被动接收器之间的空间几何位置关系,建立了目标位置的数学模型,确立了目标空间位置与主动声源-被动接收器声传播时间、主动声源-目标-被动接收器声传播时间、浮标方位角之间的关系;在此基础上,建立了各参量测量误差对目标定位误差影响的数学模型;最后,对所建定位及误差模型进行了仿真分析.

双基地航空声呐搜潜距离误差估计

本文在双基地航空声呐搜潜距离模型的基础上 ,建立了其误差模型、误差系数模型 ,确定了影响其精度的因素为水下声速、直达波时间、反射波时间、方位角等 ,并根据所建立的数学模型 ,仿真分析了离心率和方位角的变化对各误差系数的影响、各误差因素的变化对搜潜距离相对均方误差的影响等 ,获得了有益的结论 。

基于Dubins路径的浮标搜潜阵型优化

针对浮标搜潜浮标距离近、改航次数多的特点,将飞机机动能力纳入约束,结合浮标阵型、目标态势、飞行状态的相互影响,提出基于Dubins路径的浮标阵型规划方法。该方法按照Dubins路径调整浮标的布置角度和位置,避免了大幅度转向;并且在圆形阵和扇形阵基础上,令浮标至阵型中心距离随时间递增构建螺旋阵和螺线阵。仿真结果表明,优化的阵型减少了浮标消耗,缩短了航程和飞行时间,提升了浮标使用效率。螺旋阵的浮标消耗量和飞行时间分别缩短9%左右。

基于Dubins-双蚁群算法的搜潜航路规划

针对航空搜潜浮标距离近、偏航角较大的特点,提出Dubins路径和双蚁群算法相结合的航路规划算法。对比传统航路规划先确定直线航路再进行平滑处理的方式,所提算法在迭代寻路阶段将直线路径转化为Dubins路径,减少了转弯半径约束下无法抵达目标的风险;同时以Dubins距离作为判优基准,相比直线距离,更加接近全局最优;并且增加偏航距离扰动参数,引导蚂蚁选择直线距离和偏航角均较小的目标;发挥不同蚁群的信息素负反馈作用,促使寻找新路径,提升寻路能力。仿真结果表明,该算法加快了规划收敛速度,有效缩短了航路距离,缩短幅度平均达14.6%以上。

反潜巡逻线中声纳浮标的作战使用与搜潜方法

声纳浮标是一种效果好、受地域限制较小、使用方便的探潜设备,利用声纳浮标阵搜索潜艇需要考虑的因素很多,其中最重要的是发现概率。主要研究了使用声纳浮标在巡逻线搜索时的浮标阵的布设方法和布阵要素,讨论了发现可疑信号后对接触进行识别时的浮标布设模型,并分析了浮标间距对巡逻线搜潜的影响,对作战中布设浮标阵有一定参考意义。

航空重力垂直梯度探测潜艇方法研究

航空重力梯度测量属于被动探测,抗干扰能力强,如果能和其他探潜手段相配合将极大地提高航空搜潜的效率。针对航空重力梯度测量是否能够用于探测潜艇的问题,依据俄亥俄级弹道导弹核潜艇的结构特点,建立了适用于重力梯度计算的潜艇模型,分别给出了潜艇外壳、内部质量亏损产生的重力垂直梯度的计算方法,并对不同精度重力梯度仪可探测的潜艇重力垂直梯度值进行了计算,从航空反潜的角度对探测潜艇效果进行了分析。经计算表明,如航空重力梯度仪精度达到10^-2 E,将具备一定的实际探潜效能;如精度达到10^-4 E,反潜机搜索宽度可与现有航空磁性探潜相当。

潜艇规避对主动声纳浮标作战效能影响研究

根据主动声纳浮标搜潜的工作过程,对潜艇规避对主动声纳浮标作战效能的影响进行了研究。建立了主动声纳浮标的数学检测模型。利用平滑平均声场理论推导了潜艇深度变化后浮标的探测范围,从检测概率和探测距离两个方面研究了潜艇采用不同规避航向、航深、以及海况对浮标作战效能的影响。仿真结果表明:在一定条件下,潜艇采用合适的规避策略,会显著降低主动声纳浮标的作战效能。

潜艇规避对被动声纳浮标作战效能的影响

根据被动声纳浮标搜潜的工作过程,对潜艇规避对被动声纳浮标作战效能的影响进行了研究.建立了被动声纳浮标的数学检测模型,利用浅海平滑平均声场理论推导了潜艇深度变化后浮标的探测范围,从检测概率和探测距离两个方面研究了潜艇采用不同规避航速、航深、以及海况对浮标作战效能的影响.仿真结果表明:在一定条件下,潜艇采用合适的规避策略,会显著降低被动声纳浮标的作战效能.

跃变层对潜艇隐蔽性的影响仿真研究

以航空搜潜为背景,建立了吊放声呐主动搜索潜艇的数学模型,分析了跃变层对潜艇隐蔽性的影响,并进行了仿真。结果表明,跃变层对潜艇的隐蔽性有较大影响,这对潜艇如何利用水声环境保持自己的隐蔽性,进行有效的水声对抗具有参考价值。

潜艇磁矩对反潜直升机磁探宽度的影响

通过潜艇磁场的偶极子模型和直升机磁异探测模型建立了潜艇的磁异场模型,然后依据文中所提出的磁异强度指标曲线确定了直升机的磁异探测宽度,在此基础上对潜艇磁矩与反潜直升机磁探宽度的关系进行了仿真分析。大量仿真结果表明,潜艇磁矩对磁探仪探测宽度的影响较大,随着潜艇磁矩的减小磁探仪的探测宽度快速减小,当潜艇磁矩减小为原来的0.3倍时,探测宽度减小一半。同时反潜机航向对磁异探测宽度随潜艇磁矩变化关系的影响在东西航向上达到最大。另外,在对潜艇磁矩对磁探仪探测宽度的影响近似估计时,可采用偶极子磁场的最小探测宽度模型进行计算。

潜艇航向对直升机磁异探潜的影响

针对潜艇航向对直升机磁异探潜的影响,文中通过仿真进行了分析。首先利用潜艇磁场的磁感应强度模型以及直升机的磁异探测模型建立了潜艇磁场的磁异常模型,然后依据磁异探测能力指标曲线通过仿真对潜艇处于不同航向时磁探仪的磁异探测能力进行了评估。结果表明,未消磁的情况下,磁探仪探测宽度在南北航向分别取得极大值和极小值;良好消磁的情况下,磁探仪探测宽度在南北航向取得极大值,在东西航向取得极小值。

抓住潜艇——航空反潜搜索探测装备

反潜巡逻机的特点是能够携带多种探潜设备和攻潜武器,且搜索面积大,留空时间长。而反潜直升机的最大特点是机动灵活。它可以低空悬停在海面使用主动吊放声呐探测水下潜艇,可以在低空低速飞行状态下保持对水下潜艇的连续跟踪,因此特别适合于搭载舰艇使用,在编队附近易受舰艇噪声干扰的区域内进行反潜作战。但无论是哪一种反潜机,要打击潜艇。

基于扩展卡尔曼滤波的浮标定位方法

由于浮标的随机漂移,在航空搜潜过程中,需要定期对浮标的位置进行更新。根据航空搜潜声纳浮标与飞机的相对方位信息,采用扩展卡尔曼滤波技术,分析了计算浮标位置的原理、方法,建立了相应的系统模型和仿真算法,从估计的相对位置误差和均方根误差两个方面,仿真分析了系统的误差性能。结果表明,该定位模型能够成功地跟踪浮标的位置,并具有较高的定位精度。

目标和环境特性对主动声呐浮标作用距离影响研究

主动声呐浮标的作用距离不仅和自身设备性能有关,还和目标运动特征及环境特性有着密切的关系。通过建立潜艇目标运动、海洋混响的数学模型,利用浅海平滑平均声场理论推导了潜艇深度变化后主动声呐浮标的作用距离,讨论了潜艇采用不同航深以及海洋混响对主动声呐浮标作用距离的影响,并进行了仿真。结果表明,目标和环境特性对主动声呐浮标的作用距离有重要影响,为航空搜潜训练提供了理论依据。

基于斜距测量的浮标位置计算方法研究

根据航空搜潜浮标与飞机的相对距离和方位,采用最小二乘法,分析了计算浮标位置的原理、方法,建立了相应的数学模型和仿真算法;仿真分析了方位估计值对计算浮标位置收敛速度的影响,同时验证了文中所建算法的正确性。

目标和环境特性对被动声呐浮标探测范围的影响

被动声呐浮标的探测性能不仅和自身设备性能有关,还和目标运动特征及环境特性有着密切的关系。通过建立潜艇目标运动、海洋环境的数学模型,利用浅海平滑平均声场理论推导了潜艇深度变化后被动声呐浮标的探测范围,讨论了潜艇采用不同航速、航深以及海洋环境对被动声呐浮标探测范围的影响,并进行了仿真。结果表明,目标和环境特性对被动声呐浮标的探测范围有重要影响,这对航空反潜作战训练具有一定的指导意义。