主动声纳浮标对纯机动规避潜艇探测效能研究

为了有效评估主动浮标搜潜效能,本文基于潜艇自主规避主动声纳浮标方法,结合海洋水声环境和目标强度特性,采用主动声纳浮标对纯机动规避潜艇探测及定位概率进行研究,同时分析了在潜艇机动规避条件下,主动全向声纳浮标阵探测及定位概率的变化规律,仿真结果表明,间距较小时,同等监听时间可以具备较大的定位概率,但潜艇机动规避时,同等监听时间间距较小,浮标阵的探测概率下降较快。该研究为采用主动全向声纳浮标进行搜潜作战时的辅助决策提供了理论依据。

主动全向声纳浮标性能预测

主动声纳浮标适合探测安静型潜艇,预测主动声纳浮标的性能已成为航空反潜战的重要内容。文章首先简要分析了水声传播模型、海底和海面损失模型以及混响模型等声纳模型的优劣并进行合理选择;在此基础上,提出了一种主动全向声纳浮标性能预测系统的总体方案,并设计了相应软件;最后,针对不同的海洋环境进行仿真实验。该系统能预测主动声纳浮标在各传播方向、水平距离和深度的传播损失及检测概率,可以用于分析浮标性能的时空变化特性,为优化使用声纳浮标提供参考。

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TLS的主动全向声呐浮标目标定位与跟踪

采用最小二乘(LS)拟和法进行主动全向浮标目标定位时容易受测量误差的影响,为此提出一种基于总体最小二乘法(TLS)的定位算法,首先对主动全向浮标的定位方程和测速方程进行变换形成线性的量测方程,然后利用潜艇测距误差和浮标定位误差的随机性,基于总体最小二乘法对量测方程进行递归解算,解算过程根据潜艇运动的物理限制,取运动模型的状态预测值作为递归过程的初值,最终实现了测量误差平滑化和航迹的整体优化。仿真结果显示算法较之最小二乘法具有更好的抑制噪声能力和机动目标跟踪能力。

一种改进的声纳浮标定位算法和TMA问题

为在航空反潜作战中更加快速精确地测量目标运动要素,对目标定位算法进行改进,并提出基于卡尔曼滤波的目标运动分析方法。根据主动定向声纳浮标"距离和方位联合测量"的特点,给出一种更为直接的加权均值定位算法和定位误差计算方法。并在此基础上,提出了采用卡尔曼滤波器估计目标位置、航速、航向等运动参数的方法。最后采用蒙特卡罗仿真方法,统计分析了系统的误差性能。仿真结果表明,该方法具有较高的目标运动参数估计精度。

主动全向声纳浮标定位算法和定位误差研究

针对主动全向声纳浮标定位目标算法和定位误差问题,依据"纯距离测量"定位的最小二乘算法,给出了定位误差方差阵的迭代计算方法和计算流程.采用蒙特卡洛仿真方法,统计分析了定位算法的精度;对比分析了定位误差均方差理论计算值和目标位置仿真结果的均方根误差,给出了定位算法的精度,验证了定位误差算法的正确性.

主动声呐浮标目标运动分析数学模型

对直升机主动声呐浮标目标运动分析问题,分为“距离/方位联合量测”与“纯距离量测”两种情况进行研究;对于这两种情况的固定目标和匀速直线运动目标,分别用确定性参数计算、最小二乘法进行了数学建模。

主动全向声纳浮标回波信号仿真研究

声纳浮标是航空反潜主要的搜潜装备之一,对主动声纳浮标回波信号的研究是航空反潜作战的重要方面。从信号级对目标回波、混响和海洋噪声进行了计算机仿真,在此基础上建立了主动全向声纳浮标回波信号模型,并进行了计算机仿真。仿真结果参照主动声纳浮标系统将仿真的声纳浮标回波信号进行了频率历程图像显示。

潜艇规避主动声纳浮标自主决策算法研究

主动声纳浮标可以实现对潜艇的精确定位,但易被潜艇感知采取机动规避措施,为了有效减少被主动声纳浮标发现的概率和暴露时间,提出了潜艇自主规避的决策算法,并针对一型主动声纳浮标阵探测进行仿真,分析探测概率变化规律,由此验证算法的有效性。

针对主动浮标的阵型优化方法

在实际搜潜中,主动浮标的声脉冲信号的入射方向和潜艇航向的夹角会影响回波信号的强度。即主动浮标的搜潜距离根据潜艇航向与浮标位置之间夹角的不同而变化。为了解决目前主动浮标阵型对此因素考虑的不足,文章提出了一种阵型优化方法,并仿真验证了这种阵型优化方法相比传统阵型能取得更佳的搜潜概率。

一种主动浮标阵的定位解算方法仿真分析

在研究单枚主动定向浮标定位原理的基础上,推导出一种利用最小二乘法解算多枚浮标的定位结果的方法,并针对圆阵就阵元个数、圆阵半径以及测距误差对该解算方法的性能影响进行了数值仿真分析。仿真结果表明,该算法在测向均方误差较大或者目标在距离圆内的情况下,性能远优于单枚主动定向浮标;圆阵半径2 km左右,阵元个数在6左右时,该解算方法的性能达到最佳。此外,该解算算法很容易被扩展至三维定位问题,因此有一定的理论和应用价值。

主动声纳浮标基于CKF的潜艇目标跟踪算法

在航空反潜作战中,为了对潜艇目标实施精确打击,首先需要对潜艇进行精确定位。主动声纳浮标具有探测距离不受潜艇辐射噪声影响、定位精度高和定位速度快的特点,一般被用于攻潜前的定位跟踪。考虑潜艇对主动声纳浮标的机动规避,选取＂当前＂统计（Current Statistical,CS）模型对潜艇的机动运动进行准确建模;针对量测数据与目标状态之间的非线性问题,采用CKF（Cubature Kalman Filter）算法进行滤波。仿真结果表明,与最小二乘法（Least Squares,LS）相比,文中提出的算法对机动潜艇跟踪定位的性能更优。

一种主动全向浮标仿真系统的设计与实现

根据实际需要,研制了一种主动全向浮标仿真系统,该系统在主动全向浮标的设备研制、测试等过程中,能够产生特定参数要求的目标回波信号,在此基础上研究各种算法进行目标检测,验证浮标声处理设备存在的技术问题。本文阐述了该系统的理论知识,并在此基础上,着重介绍了其软件架构和实现方法。