多子阵合成孔径声呐6阶方位空变运动补偿快速算法

为解决6自由度运动误差存在情形下的多子阵合成孔径声呐快速运动补偿与成像问题,本文提出一种多子阵合成孔径声呐6阶方位空变运动补偿快速算法。在考虑6自由度运动误差随方位时间6阶空变特性的基础上,对双根号形式距离历程进行泰勒级数展开并保留至6阶项,进而推导得到严格解析的点目标响应二维谱,通过对传统四阶模型的距离多普勒算法进行改进,同时实现了6自由度运动误差的快速补偿和图像重建。仿真分析和实测数据成像结果表明了所提算法的有效性和高效率,可为大场景宽测绘带多子阵合成孔径声呐快速运动补偿和高分辨成像提供理论依据。

多波束测深瞬时姿态误差的改正方法

详细分析多波束测深瞬时姿态误差对水深的影响及在3维地形图上的外观表现,针对性地提出相应的改正措施。将测量的水深数据去除地形趋势信号,得到受姿态误差影响的水深误差数据,采用其是否与横摇变化率和横摇测量值具有线性关系判断属时延还是尺度引起的姿态误差,再搜索确定时延值或尺度系数,以此参数对受影响的区域进行改正。从实测数据处理结果来看,改正结果较理想。

T-R型双基地声纳定位算法及系统精度研究

根据T-R型双基地声纳定位的几何模型,提出利用时延-方位信息进行目标定位的双基地声纳时间方位定位(bistatic time-bearing-localization,BTBL)算法,并给出了算法定位误差的几何分布。通过数值仿真,研究了基线长度、时间测量误差和方位测量误差对算法定位精度的影响。仿真分析结果表明:随着基线长度增加,发射站和接收站两侧区域定位精度进一步改善,但会造成基线区的定位误差增大;在基线长度一定时,时间和方位测量误差增大均造成定位精度下降,且算法精度对方位测量误差相对敏感。与同等条件下的单基地声纳定位相比,双基地BTBL算法在接收站点具有明显的探测优势。该研究为T-R型双基地系统的水下定位提供了理论依据。

海流对声纳目标定位精度影响分析

侧扫声纳在海洋工程等各方面都有广泛的应用,实际工作中经常采用拖曳方式作业,由于海洋环境的特殊性,风流对拖体的水中姿态有明显的影响,声纳测量和显示的是从拖曳载体到反射物体的距离,反射物体的实际位置依据拖体的水平姿态特性,所以其定位精度受海流等各方面影响较大。根据海洋调查侧扫声纳定位的基本原理和声纳工作的主要参考技术指标,分析对海流声纳探测目标定位精度影响,提出削弱海流影响的主要方法。

直升机单机等距螺旋应召搜潜效能模型与仿真

等距螺旋法是直升机应召反潜中常用的搜潜样式。潜艇位置误差及航速误差对螺旋搜潜概率及搜潜战术运用具有显著影响。依据研究问题的逻辑关系,分别建立了潜艇速度散布模型和等距螺旋搜潜效能模型,运用蒙特卡罗法对直升机应召螺旋搜潜效能进行分析评估。实例验证了模型的可信度,提出了存在潜艇速度误差条件下,延迟时间和预估航速的改变对于搜潜效能的影响。

多基地声纳定位误差最小的模板法

研究了基于定位误差最小化的多基地声纳接收基地配置方法。根据定位误差的几何分布情况,提出了配置多基地声纳的"模板法"。"模板法"利用已布设网络提供的目标距离信息和新增接收基地的测量误差信息,对"定位精度几何扩散因子"的几何分布图进行特征提取,得到"模板"。将"模板"与真实的声纳环境匹配,可确定新增接收基地的布放位置。仿真分析说明,该方法可解决攻击模式下目标的更准确定位问题,运算量小,实时性高。

T^2-R型多基地声纳定位精度研究

建立一种T2-R型多基地声纳定位的几何模型,提出利用时间-方位信息进行目标定位(MTBL)算法,并给出算法定位误差的几何分布。通过数值仿真,重点研究了基线长度、声源配置和测量误差对算法定位精度的影响,并对其他影响因素也作了定性分析。仿真分析结果表明:随着基线长度增加,大部分区域定位精度提高;在一定的声源配置方式下,算法精度对时间测量误差比较敏感,而方位测量误差对定位精度影响较小;合理进行声源配置,可以提高探测区域的平均定位精度。该研究为T2-R型多基地声纳的水下定位提供了理论依据。

舰载拖曳线列阵声呐对潜定位技术研究及性能分析

结合舰艇拖曳线列阵声呐实际搜潜装备,利用舰载线列阵声呐测得的潜艇目标方位信息,建立了基于方位量测的舰艇对潜艇目标定位的数学模型;给出求解潜艇运动参数的定位算法,并对定位误差进行了分析。在定位模型及算法的基础上,仿真研究了潜艇与舰艇之间的初始距离、舰艇测得潜艇目标初始方位角、潜艇航向、潜艇航速、航行段总时间内方位角量测次数等因素对定位性能的影响;给出仿真结果并进行了分析。该研究结果对于指导实际反潜具有一定的实用价值。

多基地声纳距离信息定位算法研究及精度分析

在双基地声纳系统的定位方法[1]基础上推导了基于距离信息的多基地声纳系统的定位方程及定位误差的表达式,讨论了多基地声纳系统利用距离信息进行定位的定位原理,讨论了站址测量误差和时间测量误差对系统定位精度的影响,并对不同站址布局下,系统的误差分布特点进行了研究,得出了使定位精度达最高的一种站址布局方案。

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 。

相关观测资料的最佳线性数据融合

数据融合是声呐信号处理中非常引人注意的一个课题．本文讨论多传感器（或多基阵）系统决策级的数据融合问题，给出对同一个参数Ｎ个互相相关的观测资料的最佳线性数据融合算法．证明了，最佳线性数据融合的误差不大于任何一个分量的观测误差，同时给出计算误差的表达式，最后给出了数值计算的例子．

水下目标运动测量系统误差分析

针对图像声纳测量运动目标的定位算法原理,利用误差分析和传递理论对测量系统的定位误差进行分析,提出了声纳跟踪目标的误差传递模型。分析了在给定最大系统测量误差条件下位置误差服从的分布规律,通过仿真计算给出了直接测量参数数据精度对目标定位精度的影响,验证了所提出的误差分析方法可以有效地对声纳跟踪水下目标系统误差进行定量分析。为声纳系统的性能论证提供了一种指标,同时也为测量系统的方差分析提供了一种有效方法。

利用FastSLAM框架的多自治水下航行器同时定位与跟踪算法

协同定位是共融机器人研究领域的重要问题.协同定位方案的制定受限于机器人间信息交互的能力.针对长时间通讯中断时多自治水下航行器(AUV)协同定位精度明显下降的问题,借鉴同时定位与制图(SLAM)方法,提出了基于FastSLAM框架的同时定位与跟踪(SLAT)算法.将主AUV视为非合作目标,在从AUV上建立起一个关于主AUV的运动估计器,利用从AUV上声呐传感器实时获取的相对量测信息,在对主AUV运动状态估计的同时,完成对从AUV自定位精度的提升.仿真实验结果表明,在长时间通讯中断发生的条件约束下,相比于传统的航位推算方法,所提出的SLATF1.0和2.0算法能够有效减小定位误差,2.0算法对于探测精度变化等因素的影响具有更好适应性.

一种被动声呐信号检测的低虚警率方法

针对被动声呐多目标信号检测中的噪声背景归一化问题,提出了一种基于数学形态学滤波的噪声背景归一化新方法。该方法利用数学形态学处理中的膨胀和腐蚀算子,以及基于多项式拟合的数据均值估计方法,构造出了一种能够较为准确的估计噪声门限的方法,并以之进行噪声背景归一化,在较好保留信号信息的前提下较大程度的抑制了噪声,有效降低了多目标信号检测的虚警概率。通过计算机仿真对比了该算法与S3PM算法、OTA算法的性能,结果表明该噪声背景归一化算法能够在检测概率损失较小的情况下较大幅度地降低检测的虚警率。实际被动声呐数据处理的对比结果同样验证了该算法的有效性。

通信误码率对浮标声纳系统DOA估计性能的影响

浮标声纳受到功耗、体积和硬件复杂度等因素的限制,通常将接收数据通过无线信道发送到终端设备进行处理。由于多径传播、衰落特性以及多普勒效应等众多因素的干扰,信号在无线通信传递中会产生误码并影响最终系统性能。针对复杂传输信道环境下的浮标声纳系统,研究了误码率对系统的多目标方位估计性能的影响,并通过计算机仿真给出了误码率允许的门限。

被动声呐浮标定位技术研究与仿真

介绍被动声呐浮标定位技术的原理和应用,分析研究不同浮标阵型对定位精度的影响及其阵型的选择方法,提出包含多种因素在内的定位误差数学模型。通过对不同浮标阵型的数学模型进行推导或对其定位误差进行模拟仿真得出:如采用三元阵,则三元对称阵定位误差最小;如采用四元阵,则四个浮标组成内角为60°和120°的菱形阵时,理论上定位误差最小;如采用多浮标随机分布阵型,浮标尽量均匀分布则误差较小,且在3、4、6、8个浮标情况下的平均定位误差仿真值分别为28.076 m、24.187 m、22.978 m、18.181 m,从而为被动声呐反潜技术的研究与应用提供参考。

前视扫描声呐成像径向误差分析和补偿

该文提出了一种基于运动补偿的前视扫描声呐成像方法:采用后向映射,将扇形成像区域的直角坐标系转换成极坐标系,在极坐标系进行2维插值,提取幅度并转成图像格式。通过建立载体运动模型,分析载体运动,将载体运动影响转换为图像域移动,对前视声呐图像进行实时运动补偿,消除径向误差。分析了“深海勇士”号前视声呐数据,其单幅图像最大径向误差近似达到工作距离的19%。通过仿真和实验验证所提算法补偿了由载体运动造成的图像的径向误差,能准确表示目标信息。

多普勒声呐安装误差补偿方法研究

多普勒声呐利用多普勒频移原理,测量多普勒声呐相对海底的速度,随着测量精度的提高和宽带多普勒声呐的出现,已经应用于多种载体的导航。由于多普勒声呐在换能器安装和在载体上安装时,不可避免出现误差,而安装误差对于测量载体的绝对速度有较大的影响。本文主要研究换能器安装误差、安装角度误差和安装位置的补偿方法,对于提高多普勒声呐的测量精度具有较大的意义。

幅相误差对声纳均匀线列阵的影响分析

针对幅相误差是制约声纳基阵性能的重要因素,建立存在幅相误差的均匀线列阵模型,进而提出统计计算与计算机仿真相结合的方法。该方法通过计算线列阵方向性函数的统计特性,分析具有幅相误差、基元失效时均匀线列阵对基阵指标的影响。仿真证明理论分析是正确的。

基于慢特征分析法的DOA估计性能研究

浮标声纳是常用的反潜探测装置,浮标声纳受到功耗、体积和硬件复杂度等因素的限制,无法原地进行信号的复杂处理,通常将接收数据通过无线信道发送到终端设备进行处理。由于多径传播、衰落特性以及多普勒效应等众多因素的干扰,信号在无线传播中会产生误码并影响最终系统目标方位估计性能,传统的方位估计算法抗误码干扰的能力很差,在高误码率情况下往往无法正确估计。为解决上述问题,提出了将慢特征分析法应用于目标方位估计,提高高误码率下目标方位估计的精确度,并通过matlab仿真,验证了上述方法理论的正确性及在工程运用中的可行性。