磁探仪应召螺旋搜潜航路规划建模与仿真研究

针对磁探仪应召螺旋搜索的特点,运用随机搜索理论定量分析了反潜巡逻机利用磁探仪进行螺旋搜索时的搜潜效能。根据飞行气象学中风对飞行影响的描述,结合潜艇运动规律的特点,建立了反潜巡逻机使用磁探仪执行螺旋搜索时的航路模型,并以反潜巡逻机与潜艇初始位置、反潜巡逻机航速和航向、风速和风向等为条件,经蒙特卡罗仿真分析,得到了潜艇速度已知和未知条件下,磁探仪搜索概率、搜索时间随潜艇位置散布和潜艇速度变化的情况。该航路模型既考虑了反潜巡逻机机动性能的限制,也考虑了海洋环境对反潜机的影响,较好地符合实际作战环境,满足磁探仪应召搜潜训练的要求。

基于先验目标分布的磁探仪应召搜潜最佳圆周搜索半径研究

为提高反潜巡逻机利用磁探仪执行应召螺旋搜潜的搜潜效能,运用概率论和最优搜索理论对最佳圆周搜索半径进行研究。综合考虑目标初始位置、航速和航向等分布的特点,建立了磁探仪圆周搜潜概率的解析模型,据此推导出最佳圆周搜索半径。根据飞行线路模拟算法,结合反潜巡逻机的机动性能,建立了反潜巡逻机利用磁探仪执行螺旋搜潜时的航路规划的数学模型,根据数学模型利用蒙特卡洛对搜潜效能进行仿真分析。结果表明:在相同条件下,利用解析模型计算得到的搜潜概率与蒙特卡洛仿真得到的搜潜概率基本一致;与传统的螺旋搜索方法相比,改进后的搜索方法能使搜潜效能得到明显提高。

飞机航向对航空磁探仪搜潜概率影响的仿真

将潜艇作为一个具有三轴磁矩的磁偶极子,并考虑其航向因素,根据理论分析得出了以潜艇为中心的直角坐标系下的磁场表达式,在此基础上建立了航空磁探仪搜潜的数学模型。利用蒙特卡洛法仿真了飞机航向对磁探仪搜潜概率的影响。仿真结果表明利用磁探仪搜潜时飞机应尽量南北飞行。

磁探仪应召搜潜建模与仿真

依据经典的磁探仪应召搜潜方法，以某型反潜巡逻机为背景，建立了反潜巡逻机利用磁探仪执行平行航线、扩展矩形和螺旋形搜潜模型。对3种方法的搜潜概率进行分析，仿真了相同潜艇运动模型条件下，潜艇初始位置散布、初始距离、潜艇经济航速和海洋环境磁噪声对搜潜概率的影响。实验结果表明：相同条件下，螺旋形搜潜效能最高；潜艇只进行航速机动时，3种方法的搜潜概率明显下降；潜艇进行航向机动时，平行航线和扩展矩形搜潜概率明显提高。

反潜巡逻机运动态势对潜艇磁异常信号的影响分析

反潜巡逻机具有速度快、航程远、续航时间长等特点,是重要的航空反潜兵力.磁探仪具有不受水文气象条件限制、可以连续搜索、使用简单可靠、分类能力好、定位精度高等特点,是现代反潜飞机,尤其是固定翼反潜巡逻机普遍使用的反潜探测设备.本文依据反潜巡逻机磁探仪实际搜潜过程,建立了磁探仪探潜的地磁北坐标系和磁探仪探测相遇坐标系,并基于这两种坐标系,建立了目标磁异常信号模型,仿真分析了反潜巡逻机飞行航向、飞行速度、飞行高度及反潜机与目标横向距离的变化对目标磁异常信号分布的影响.

基于先验目标分布的磁探仪应召搜潜范围分析

根据磁探仪应召搜潜的特点,运用概率论和最优搜索理论对磁探仪应召搜潜的搜索半径进行研究。在建立目标初始位置的散布模型和目标航速航向模型的基础上,推导出磁探仪执行应召搜索时的搜潜概率解析模型,确定了搜索概率最大时的圆周搜索半径,建立了反潜巡逻机利用磁探仪执行应召搜潜时的航路模型。在不同条件下,利用解析模型计算得到的搜索概率与蒙特卡罗仿真结果基本一致;与传统的应召搜索方法相比,改进后的搜索方法能使搜潜效能得到明显提高。

反潜巡逻机磁探仪区域搜索研究

针对实际作战中,由于敌潜艇潜航深度模糊性导致磁探仪搜索宽度不确定的问题,基于磁探仪的战技性能特点,提出了平均搜索宽度的概念,建立了磁探仪平均搜索宽度计算模型,为作战筹划提供了基本参数;给出了反潜巡逻机使用磁探仪进行区域搜索的"两类三种"搜索方法,以及得到接触后的"两类四种"行动方法;建立了反潜巡逻机使用磁探仪在指定区域搜索发现潜艇概率计算模型,该模型适用于逆计算。

仿真潜艇航向对规避航空磁探仪搜索的影响

利用蒙特卡罗法仿真潜艇航向对规避航空磁探仪搜索的影响,为实际潜艇规避过程提供理论指导。首先分析航空磁探仪所测磁异常信号的表达式,然后将潜艇作为一个具有三轴磁矩的磁偶极子,并考虑其航向及地磁倾角等因素,根据理论分析得出以潜艇为中心的直角坐标系下的磁场表达式,在此基础上建立航空磁探仪搜潜的数学模型。最后利用蒙特卡罗法对潜艇不同航向时被航空磁探仪搜索到的概率进行仿真。仿真结果表明潜艇在规避磁探仪搜索时应尽量东西向航行。

潜艇磁异常信号与方位对应关系的研究

根据潜艇磁偶极子等效模型,利用Matlab仿真生成了反潜机在任意搜潜航向下,探测到的目标潜艇任意航向下的磁异常信号,并利用这些磁异常信号建立数据库。将反潜机在两条相互垂直的搜潜航线下探测到的磁异常信号与数据库中的磁异常信号进行对比,可快速判别出目标潜艇所处的方位,对进一步提高反潜作战效能有一定的参考价值。

关于磁异常探测的若干问题

评论了磁异常探测(MAD)系统。比较详细地介绍了两种系统:一个系统利用原子磁力仪原理,由美国海军资助;另一个系统利用高温量子干涉器测量全部磁梯度张量元素,由澳大利亚国防科学与技术组织(DSTO)资助,取名MAGSAFE。MAGSAFE与用于地质勘探的GETMAG有相同的设计。

磁探仪苜蓿叶应召搜索搜潜建模与仿真研究

根据飞行气象学中风对飞行影响的描述,结合磁探仪应召搜索的特点,建立了反潜巡逻机使用磁探仪执行苜蓿叶搜索时的航路模型,并仿真分析潜巡逻机与潜艇初始位置、潜艇初始散布误差、潜艇经济航速条件下,磁探仪搜索概率变化的情况,为磁探仪的优化使用和搜潜训练奠定了基础。

国外航空磁探潜装备应用分析及发展趋势

航空磁探仪(MAD)作为目前主要的非声探潜装备,是对水下潜艇进行探测、定位、识别和跟踪的可靠手段之一。当前,随着磁探头组件、磁补偿水平及磁性目标识别技术的迅猛发展,MAD作用距离得到较大提升,承担着局域搜潜和应召反潜等任务。文中从反潜作战应用出发,详细分析了国外先进航空磁探潜装备的战技术性能和应用设计特点,并对其发展趋势进行了展望,提出无人机载MAD与有人机配合、MAD编组集群将是航空磁探潜的发展重点。文章内容可为我国相关装备建设提供参考。

基于四叉树的海浪磁场快速仿真算法

针对经典海浪磁场计算无法描述实际海浪磁场特性的问题,采用观测海浪谱描述实际海浪的方法,依据Weaver海浪磁场理论和线性理论,建立了描述实际海浪的海浪磁场数值模型。基于海浪谱模型给出了数值仿真算法,基于四叉树理论对仿真算法的仿真速度进行了优化。优化的仿真算法计算次数明显少于常用的等间隔分解仿真算法。对航空磁探仪静止和沿直线运动条件下采样海浪磁场信号进行了数值仿真,并做了时域统计分析和频域功率谱特征分析。结果表明:不同海浪等级和不同磁探仪运动速度条件下,数值仿真海浪磁场信号的时域统计特征和频域功率谱特征与理论和实际情况吻合。

基于磁异常检测的磁性运动目标识别方法研究

基于磁异常检测（MAD）的磁性运动目标识别在军事中极具应用价值。针对目标产生的磁异常信号存在探测距离有限和特征量不易表征的问题,采用高精度隧道磁电阻传感器（HPTMR）对目标的磁异常分量进行探测方法研究,通过特征量的提取实现目标速度、方向、距离等信息的表征,最终实现目标运动状态的识别。首先对磁性物体的磁异常特征展开分析,确定探测方案,然后利用搭建的探测系统对运动目标进行水平分量的探测,研究其运动速度、方向及距离的探测规律。结果表明,通过磁异常矢量分量波形能有效地获取目标的运动状态信息,为其后续的应用和研究提供支持。

地磁背景环境中基于分形特征的磁异常信号检测算法

磁异常检测(MAD)是一种应用广泛的被动式目标检测方法,其应用包括水面舰船目标监测、水下移动目标及陆地目标的检测与识别等领域。基于地磁背景下弱磁异常信号的可靠性检测方法研究具有重要的意义,该文在研究地磁背景与磁异常信号分形特征差异的基础上,提出一种基于目标磁异常信号分形特征的单传感器检测方法,并进行实际外场试验验证。试验结果表明:该方法能准确分辨出地磁背景干扰与磁异常信号,并可以在地磁背景噪声中实现弱磁异常信号的检测。

航空磁探中潜艇目标的联合估计检测方法研究

为了解决航空磁探测中水下潜艇目标信号被强磁背景噪声和干扰淹没的问题,提出一种联合估计检测方法。针对潜艇目标基于磁偶极子建立目标磁场光泵测量信号模型,确定了目标信号模型主要由位置三分量x、y、z,目标磁矩三分量Mx、My、Mz以及航向角θ等7个未知参量决定。使用光泵磁探仪的观测样本,根据潜艇目标先验信息,基于遗传算法使用Fréchet距离构造适应度函数,搜索得到目标未知参量。根据生成的目标估计信号,构造了平均相关检验统计量,并设计了使用目标估计信号的联合估计检测器。研究结果表明:联合估计检测器在低信噪比条件下仍具有良好的检测能力;相对于传统的正交分解检测和动目标航空磁异常检测,使用目标估计信号的联合估计检测器能够降低虚警概率,提高信噪比,使检测性能更优。

无人海上航行器磁探搜潜方法研究

依据螺旋线搜潜方法,建立了无人海上航行器搭载磁探仪应召搜潜模型。针对不同航速,不同目标散布距离,多艇协同探测等条件下的无人海上航行器磁探搜潜效率进行了仿真和分析。仿真试验结果表明,通过充分发挥UMV高续航力的特点,结合其利于提高所搭载磁探仪有效探测距离以及便于组织协同探测等优点,可弥补UMV相对空中反潜平台航速偏低的不足,同时发挥其任务经济性的优势。

磁探潜关键技术现状及发展趋势

基于潜艇空间磁场的磁探潜技术是各介质中探测潜艇的重要技术手段,其探测能力主要与磁探测系统的灵敏度及噪声抑制能力有关。灵敏度由磁探仪本身决定,噪声抑制能力与磁探仪运用方式及信号处理技术有关。对磁探仪技术、磁探仪运用方式及磁探测信号处理等关键技术的现状进行了总结,对其发展趋势进行了研究分析,并针对突破传统磁探测技术的探测新机理进行了探讨,对其未来研究发展指明了方向。

基于EMD的铁磁性物质检测研究

由于铁磁性物质对核磁共振成像检查具有强大干扰,传统磁异常探测方法无法应对复杂多变的环境背景,甚至对不同特性目标体现不同性能,因此能稳定、准确检测核磁共振检查人员身上的铁磁性物质对医疗安全领域具有重要意义。目前,磁探测技术无法有效在复杂磁场环境噪声中准确提取磁异信号,为此将EMD算法应用于MRI强磁噪声环境中检测微弱磁异信号。该方法既不需要目标信号的任何先验信息,也无需对背景噪声进行任何假设,还能自适应地检测目标信号。首先使用EMD分解检测信号得到若干本征模态分量,然后筛选重组信号利用能量检测器检测重组信号中的磁异信号。通过仿真和实验数据可知,EMD算法能有效去除高频噪声,处理后的信号信噪比达16dB以上,CSEMD方法可抑制EMD方法中的模态混叠问题,提高对铁磁性物质的检测效率,检测复杂环境背景中微弱磁异信号,以期为铁磁性物质检测研究提供新的解决方法。

反潜机磁探仪跟踪航路规划建模与仿真

磁探仪具有不受水文气象条件限制、可以连续搜索、定位精度高等特点,是现代反潜飞机主要的探测设备。基于反潜巡逻机磁探仪实际对潜跟踪过程,建立八字形、苜蓿叶形、八苜形跟踪航路规划数学模型、潜艇位置分布模型等,仿真分析了潜艇位置散布、潜艇经济航速、初始发现位置、海洋环境磁噪声等对不同磁探仪跟踪航路跟踪发现潜艇的影响,为航空磁探仪的作战使用提供理论依据。