基于大尺度目标强亮点散射的时反特性

针对大尺度目标水下探测问题,首先采用板块元方法由Kirchhoff原理出发从理论上详细推导出目标表面的散射模型,并利用空间坐标系给出了面元的二维散射特性;然后将目标不同区域合成等效目标,在散射特性基础上利用时反聚焦特性建立了与水平线列阵之间的时反模型,结论表明采用时反的板块元大尺度目标识别时,时反时延因子的不同选取能够提高大尺度目标对应区域的处理增益,不但为多点方位估计的高信噪比要求提供了有力平台,且能实现大尺度目标不同区域的准确方位估计;最后,信噪比-15d B条件下MUSIC的目标多点方位仿真结果表明了改进方法探测目标的优越性。

水下目标回波亮点高分辨方位估计与仿真

水下目标回波亮点识别技术是现代声纳系统与水声对抗的一个极为重要的组成部分。基于单源方位精估的短脉冲切割方法,对于发射信号为长脉冲以及正横中轴方位下的目标回波亮点方位估计效果较差。因此研究基于多源的水下目标回波亮点高分辨方位估计方法具有重要的应用价值。本文重点研究了水下目标回波亮点高分辨方位估计方法,首先采用基于共轭倒序阵盖氏圆准则的方法对目标回波进行解相干和亮点数估计,然后在此基础上进行目标回波空间谱估计以获得目标亮点的方位。在具体仿真过程中,采用板块元散射方法仿真目标回波,并在此基础上进行高分辨方位估计,取得了较好的仿真效果。结果表明,本文的研究对于正横中轴方位的潜艇目标识别具有一定的应用价值。

基于板块元法的水下目标回波亮点仿真

针对传统亮点模型模拟水下目标回波亮点精确度不高的问题,给出了一种运用板块元法仿真实现目标回波亮点的方法。采用建模软件对潜艇模型进行精确几何建模,运用板块元法计算了潜艇目标的高频回波数据。仿真结果表明:该方法可以更真实地反应水下目标的回波亮点特性,为水下目标的探测与识别提供数据支持。

水下目标空间尺度回波特征对体目标模拟的影响

为了研究水下目标空间尺度回波特征对鱼雷近距离目标模拟识别的影响,采用三维数字建模软件UG,依据现有典型水下目标尺寸,建立了四种不同比例尺寸的水下目标三维模型及水下尺度目标等效三维模型,结合成熟的板块元方法通过模拟鱼雷近程自导信号,获得了不同空间尺度目标模型的回波特征。对不同空间尺度目标回波信号进行分析,可对鱼雷目标识别技术提供理论依据,对改进水下目标空间尺度特性模拟具有重要的借鉴和指导作用。

闭式蛙人目标强度预报及试验

闭式蛙人穿戴潜水服、眼镜、头盔和脚蹼,同时携带水下闭路呼吸器等在水下工作。本文通过理论建模和试验,研究水下闭式蛙人回声特性。将非刚性表面高频条件下目标回声特性预报的板块元方法算法进行局部修正,以适应考虑遮挡情况下不同属性材料组合目标回声特性预报计算。建立闭式蛙人潜水装备的分层介质反射系数模型,结合其几何外形的三维精确建模,计算闭式蛙人回声特性。给出了游泳姿态的0°~360°目标强度、回波时域角度谱、蛙人表面亮点分布等细致的计算图像。开展了真实闭式蛙人的湖上试验,理论计算与试验测量进行了对比分析。研究表明,气瓶、潜水服是主要的回波贡献,闭式蛙人目标强度概率分布区间在频率为50、70 kHz时为-20~-13 dB,在频率为80 kHz时为-23~-17 dB。

基于鱼雷导引弹道的目标回声特性研究

将板块元方法应用到鱼雷导引弹道计算中,对运动目标的回声特性进行了研究。用刚性球Rayleigh简正级数解检验了板块元方法对运动目标回声特性的计算,在此基础上把板块元方法应用到鱼雷尾追法、固定提前角法、平行接近法三种导引弹道下复杂Benchmark模型目标回声特性的研究。此方法为研究水下运动目标回声特性提供了重要的理论依据。

船坞登陆舰声散射时频特征数值及试验研究

阐述了基于虚源法的板块元基本原理,以及目标强度和时域回波的计算方法。通过建立三维船坞登陆舰的网格模型,考虑水面反射以及船艉部分浸水的影响,计算得到了水平方位上的目标强度、由远场到近场回声强度的变化规律以及浅海水域下通过水雷正上方时回声强度的通过特性,并对这些结果进行的分析。通过开展运动水面舰船模型声散射湖上试验,获取了舰船模型时域回波特征,并与计算结果对比。研究结果表明,采用基于虚源法的板块元能够对船坞登陆舰的目标强度、回声强度以及时域回波结构给出比较准确的预报。研究结果将对提高船坞登陆舰声隐身特性,避开鱼雷和水雷等水中兵器的攻击提供一定的参考价值。

水下航行体分片参数化多亮点声散射预报方法研究

针对现有亮点模型预报水下航行体声散射特性精细程度不高的问题,建立能反映水下航行体真实线型以及精细声散射特征的亮点模型。采用线性插值算法和分割目标方法建立指挥台和艉部的参数化亮点模型,并采用板块元方法对建模结果进行验证。对包含指挥台和艉部在内的Benchmark潜艇模型声散射特性开展建模研究,并与BASIS方法的标准解进行对比。通过开展Benchmark缩比潜艇模型声散射湖上试验,获取Benchmark缩比潜艇模型目标强度测量结果,并与亮点模型方法进行对比。研究结果表明,建立的指挥台和艉部参数化亮点模型是准确的,将各部件的空间相位信息考虑在内,亮点模型能够预报水下航行体的精细声散射特征。研究结果对水下目标声散射快速预报具有一定的参考价值,在快速时域回波预报方面应用前景广阔。

基于板块元法的水下复杂目标强度预报

近场高频照射情况下,水下复杂目标声反射强调各个部位、细节对声纳照射的综合作用。对此,引入了声纳目标计算的板块元法,通过3DS MAX软件将任意形状复杂目标表面划分为无数小曲面,由板块元近似小曲面,借助K irchhoff声散射理论完成对水下复杂目标目标强度的计算。该方法克服了声学亮点模型因忽略目标几何结构影响而过于粗糙,以及数值积分方法无法计算非标准几何体目标强度值的缺陷。数值计算及试验结果均验证了该方法的有效性。

任意路径航行的水下航行器回波特征研究

本文阐述基于频域间接法的板块元基本原理,建立水下航行器三维网格模型,提出以任意路径运动的水下航行器回波特征预报方法。通过开展1:20缩比的Benchmark潜艇回波特性水下声散射试验,验证了上述预报方法的准确性。研究表明,预报方法能够预测水下航行器以任意路径航行的回波特征,对水下运动目标的探测与识别有一定意义。