浮标阵形对搜潜效能影响的研究

搜潜效能是评估浮标阵形性能的重要依据.为了研究不同浮标阵形对搜潜效能的影响,以航空应招反潜作战为背景,建立了航空搜潜过程中的潜艇运动模型和浮标布阵数学模型,并结合浮标阵阵无数量、反潜基地距潜艇初始发现点的距离、反潜机巡航速度以及潜艇规避速度的变化,运用Monte-Carlo方法对不同浮标阵形的搜潜效能进行了仿真和比较分析.仿真结果表明,在相同条件下,不同浮标阵形的搜潜效能存在较大差异,单层圆形浮标阵的搜潜效能相对较高.为声纳员优化浮标布阵提供有效的辅助决策依据.     

反潜巡逻机浮标布阵应召搜潜效能研究

搜潜效能是评判浮标阵型优劣的重要依据。本文基于应召搜潜,根据已知的潜艇信息,以反潜巡逻机为平台,建立了不同阵型声纳浮标搜潜数学模型。并运用Monte Carlo方法仿真分析了相同条件下,潜艇初始位置分布、初始距离、潜艇航速对浮标阵搜潜效能的影响。结果表明:同等条件下,声纳浮标方形阵搜潜效能最好,其次是圆形阵、三角形阵;三种浮标阵的搜潜效能都随着潜艇初始位置分布、初始距离、潜艇航速的增大而降低。这为指挥员进行浮标布阵提供了有效的辅助决策依据。     

声纳浮标阵搜潜效能通用仿真模型研究

通过对声纳浮标阵作战机理的详细分析,以蒙特卡洛法为基础建立了声纳浮标阵搜潜效能的通用仿真模型,并给出了仿真实例。该模型适用于对各种作战条件下各种声纳浮标阵搜潜效能的仿真计算。     

直升机反潜模拟中的吊放声纳系统仿真

吊放声纳系统仿真是直升机反潜作战模拟的关键。分析了吊放声纳发现判决方程、各种搜潜方法的共性特征,在此基础上将探测、发现目标的问题逐步转换成易于求解的数学模型。以单机和单潜作战对抗过程为典型实例,研究了仿真系统功能需求及总体结构。讨论了基于水声资料库、Direct Sound技术、实时3D效果控制,实现音频信号的合成和回放的方法。针对一个合理的数据结构对于有效的数据处理的重要性,将空间矩阵法引入吊声数据处理仿真。运行和使用表明,仿真系统为直升机反潜综合战术模拟训练提供了实用的平台。     

舰载直升机对潜防御性应召搜索仿真分析

研究潜防搜索优化问题,吊放声纳和声纳浮标是舰载直升机对潜搜索的主要手段,但在搜索的过程中存在着因搜索面积大导致兵力需求多和如何协同使用才能达到最优搜索效果等问题。针对舰载直升机吊放声纳和声纳浮标在搜潜中的协同,由于水面舰艇在航渡中受到潜艇威胁,提出了一种舰载直升机对潜防御性应召搜索的方法,通过建立潜艇对水面舰艇威胁航向的模型和仿真分析,能够有效缩小舰载直升机应召搜索的范围;同时,建立了舰载直升机吊放声纳搜索及声纳浮标阵列模型,并对舰载直升机使用吊放声纳和声纳浮标协同搜索进行仿真。仿真结果表明,提高了搜索效率,可为吊放声纳和声纳浮标的作战应用提供重要参考。     

多机吊放声纳检查搜潜建模与仿真研究

为了提高吊放声纳检查搜索概率,建立了4架飞机利用吊放声纳的平行、多段和锯齿检查搜潜模型、潜艇运动模型、搜潜概率模型,仿真分析了潜艇初始航向、吊放声纳间距、搜索样式等因素对检查搜索概率的影响.仿真结果表明,潜艇航速、航向角度以及吊放声纳间距的变化对平行、多段和锯齿检查搜索概率影响较大.使用多机进行协同搜潜,可在较短时间内进行大面积搜索,有效提高搜潜效率.因此,在实际航空反潜中,需根据所获得的潜艇运动态势信息合理选择搜潜样式和有关的搜潜战术手段,才能获得较高的搜潜概率.     

通报距离对应召磁异搜潜概率的影响

为了分析应召搜潜过程中通报距离对搜潜概率的影响,推导出了计算潜艇位置分布概率的模型。通过该模型建立了通报距离与应召磁异搜潜概率的关系,并给出了一些典型情况下的计算结果。结果显示：应召磁异搜潜概率随通报距离的增加迅速下降,仅当通报距离较近且潜艇初始分布半径较小、航速较低时,应召磁异搜潜拥有较高的探测概率;从而表明通报距离对应召磁异搜潜概率影响较大,磁异探测不适合对远的通报距离的区域实施搜索     

浮标布阵航路规划算法仿真研究

研究固定翼反潜飞机优化航路规划问题,反潜飞机浮标布阵系统作为航空反潜的重要组成部分.由于固定翼反潜飞机因飞行速度以及同时具备搜潜和反潜的能力,针对固定翼飞机在浮标布放飞行速度下转弯半径过大,使规划航路不能在规定的时间内完成布放任务,对声纳浮标也不能及时对某一海域进行搜索而失去最佳的探潜时机,因此采用线性规划算法已无法满足布放实时性的要求.为解决上述问题,将传统蚁群算法运用到直升机布阵航路规划中,并对其进行了改进,运用到固定翼飞机布阵航路规划中,解决了因固定翼飞机最小转弯半径过大而导致布阵不及时、影响搜索效率等问题,最后对算法寻优和收敛情况进行仿真,结果取得了较好的效果为设计提供了参考.     

反潜直升机任务系统训练模拟器的设计与实现

针对反潜直升机训练成本高、协同配合困难的现状,从现有仿真技术水平出发,在对反潜直升机任务系统模拟训练功能需求分析的基础上,深人探讨构建反潜直升机任务系统训练模拟器的要素。介绍了此类模拟器一般应有的主要功能、软硬件结构和工作原理;并详细阐述了系统实现过程中需解决的关键技术,包括直升机飞行性能仿真模型、飞控系统模拟、吊放声纳搜潜系统模拟、综合处理系统模拟和操纵负荷系统模拟等;最后描述了模拟器通过教员台的作战想定设置,进行反潜的一般训练过程。     

基于被动声纳浮标投放法的水下目标跟踪

针对航空反潜中使用空投被动声纳浮标对潜艇进行跟踪的问题,利用双曲线交汇法定位,研究被动浮标对水下目标进行连续跟踪的方法,建立相应数学模型。仿真结果证明了该方法的可行性,得到目标的航速、航向、运动状态变化间隔、声纳浮标位置等因素变化与跟踪所需声纳浮标数量的关系。     

水面舰艇编队拖曳声纳舰阵位配置及行动方法

研究水面舰艇编队优化问题,由于潜艇对水面舰艇编队构成严重威胁,为有效保护舰艇安全,选择声纳舰的位置十分重要.拖曳声纳舰作为水面舰艇编队主要对潜警戒信号,对阵位配置及行动方法对编队的反潜效能影响巨大.针对水面舰艇编队航渡中近程拖曳声纳舰的阵位配置问题,提出了一种方法.通过对舰艇编队反潜警戒区的划分,总结了拖曳声纳舰阵位配置原则,建立了关于拖曳声纳舰阵位的模型,仿真计算了各种参数对拖曳声纳舰阵位的影响,并提出了拖曳声纳舰“蛙跳”行动的方法,并进行仿真.结果表明,方法有效,为指挥员编队决策提供了参考依据.     

基于特征融合的被动声纳目标识别

在被动声纳目标的分类识别中,不同的特征提取方法提取的特征反映了噪声信号不同的特性,一般情况下,很难做出某种方法优劣的判断.如何把这些不同的特征提取方法提取的特征矢量融合起来,对被动声纳目标分类识别非常有意义.在应用数据融合的方法对基于倒谱的特征提取方法、基于局域判别基的特征提取方法和基于听觉响度特征提取方法提取的特征矢量进行融合.提出了基于正态分布的概率密度函数的确定基本概率赋值的方法,利用三种特征提取方法对水声目标噪声信号进行特征提取,对提取的特征矢量进行融合,并进行分类实验,结果表明,特征融合使分类过程中的不确定性样本数减少,从而相应地提高目标分类的正确概率.     

基于概率估计的舰载DOA无源定位的仿真

在方位测量定位原理的基础上,提出了一种利用概率谱来估计目标位置的方法.该方法利用初始DOA测量数据建立扇形网格,在随后的各个测量点对已有网格进行加权,最后对生成的网格进行概率最大搜索,估计目标位置.采用这种方法既能保持低的运算量,以较快的速度实现目标估计,同时又具有较高的目标检测性能.建立了该方法的数学模型,给出了具体情况下的定位误差与测量点个数、目标位置、斜距、测角精度以及平台速度之间的关系.通过计算机仿真,分析了实际应用的可行性,并就提高定位精度的方法进行了讨论.     

FPGA implementation of bearing tracking using passive array for underwater acoustics

Within the scope of this study, a Field Programmable Gate Array (FPGA) based system which calculates bearing angles by analyzing the signals emitted by vessels in underwater environment is proposed. An array consisting of 3 non-directional hydrophones were designed and used in tests. Minimum Variance Distortionless Response (MVDR) algorithm was used in the bearing calculations according to the reference hydrophone. In marine tests, hydrophone array was integrated into the buoy, and then tested. The angle between the reference hydrophone and the magnetic north is calculated in order to correct the errors caused by the immobility of the buoy and underwater array. In the developed system, all operations were carried out on Artix 7 FPGA. Fixed point number format is used and implementation stages are designed as pipeline architecture. In the marine tests performed, it was monitored in real time that the bearing information calculated by the system was compatible with the route of the vessel used in the tests. The signals received by bearing information and the hydrophones were recorded. The records were run offline, and the calculated values were compared. The results obtained showed that the developed FPGA-based system successfully calculates the bearing angle of the vessels by passive listening.     

基于重采样的水下小目标多基地量测融合

针对干扰量测对水下小目标多基地量测融合的影响,提出了基于重采样的多基地量测融合算法。重采样的随机样本近似概率密度分布,经随机样本的融合,最终得到多基地等效量测。对算法进行了仿真验证和性能分析,干扰量测密度的增加导致融合精度的下降、运行时间的增加,栅格数目的增加导致融合精度的提高、运行时间的增加。并将算法用于实验数据处理。结果表明,相比于单基地声纳的观测,经基于重采样的量测融合算法求得的等效量测的均方根误差在统计意义上最小,为水下小目标的融合跟踪提供可靠的数据。     

基于HLA的直升机吊放声纳系统仿真平台研究

为解决直升机吊放声纳仿真系统的模型重用与仿真系统间的互操作问题,提出了基于高层体系结构(HLA)的直升机吊放声纳系统仿真平台设计方案.通过对直升机吊放声纳单机应召式反潜过程进行分析,以高层体系结构作为技术框架,结合仿真平台的特点和功能需求,对仿真平台进行了模块划分,给出了仿真平台的联邦构架、联邦信息流图以及联邦对象模型/仿真对象模型(FOM/SOM).仿真的结果表明,直升机吊放声纳联邦成员可以根据联邦其它成员的信息对目标进行探测与跟踪,达到实时交互仿真的效果.该系统的实现有利于反潜作战的研究.     

被动声纳组网系统模型的构建及可视化仿真

为解决在海洋中大范围侦察和监视目标的问题,对声纳组网进行建模和仿真:给出了被动声纳基阵布阵的两种方法;应用单个被动声纳测向,两个或两个以上的被动声纳阵求解目标运动参数;考虑到声传播损失受海况的影响,对传播损失采用通用计算公式;对被动声纳接收到的信号进行谱分析,利用数据库对目标进行识别,达到实时大范围侦察和监视的目的.依次进行建模,利用Visual C 编制仿真程序,使仿真数据可视化.结果表明上述方法在被动声纳组网仿真中是可行的和有效的.     

多基地声纳系统定位精度分析与最优布站

双基地与单基地声纳相比,具有较好的反电子对抗的能力.但是在某些区域(如基线区、发射和接收站的侧边区),其定位性能较差.为了改善这些区域的定位性能,最有效的办法就是增加发射和接收站的数量,形成多基地声纳系统.而对于多基地声纳系统而言,不同的站址布局,算法的定位精度也不会相同.给出了多(四)基地声纳系统定位布站的几何分类,通过多基地TOL算法仿真分析了各种布站的定位精度,得到了多基地定位布站方案,方案可得到比较理想的定位精度,工程易实现.具有较强的应用价值.