一种多基地声纳的联合估计定位算法

为了改善双基地声纳在某些区域(如基线区、发射和接收站的侧边区)定位性能,最有效的方法就是增加发射和接收站的数量,形成多基地声纳系统.而目前较成熟的多基地算法的测量子集都包含3个测量量,基于此提出了一种将基于波达时间的多基地声纳定位算法(TOL)和基于方位测量的多基地声纳定位算法(BOL)的测量子集进行联合估计,并将这种新算法与包含6个测量量的测量子集的多基地声纳定位算法做比较.仿真结果证明,提出的联合测量子集定位算法的定位精度要比多基地TOL、BOL以及多个测量的多基地声纳定位算法的定位精度都要高.     

T2-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。     

基于GDOP定位误差的双基地声纳算法

根据双基地声纳定位的特点,给出了基于发射机算法、接收机算法以及波达方位算法等6种双基地声纳的定位算法,并推导出各自的定位精度的几何稀释(GDOP)误差.通过数值仿真,得到了这6种算法的误差分布,并且给出了目标位于不同区域时,精度最高的算法.通过比较,筛选出能获得较高定位精度的测量参量.仿真结果表明,与单基地声纳相比,只要在不同区域选取合适的算法,双基地声纳将会获得更高的定位精度.     

新概念认知声纳初步研究

传统主动声纳系统在处理目标反射回波时,没有考虑到声纳接收机感知的环境信息和目标特性的先验知识对发射机的影响,发射信号参数固定,因此很难获得理想的探测结果。本文通过对声纳基本原理和关键技术的深入研究,受蝙蝠回声定位系统的启发,从理论上提出了一种基于知识理论的智能声纳系统方案——认知声纳。它能够根据环境变化和对目标特性的先验知识对发射机和接收机进行联合自适应控制,使声纳系统工作处于最优状态,提高对水下目标信号的探测和识别能力。     

线阵双基地声纳波束零点形成MUSIC算法

以线阵为双基地声纳接收基地阵列流形,提出了一种基于多信号分类(MUSIC)技术的波束零点形成算法。算法可在屏蔽发射基地强直达波干扰基础上,有效地接收目标回波信号。讨论了干扰强度与干扰波达方向对算法性能的影响。提出了改进的MUSIC波束零点形成算法。在干扰波达方向小幅偏离时,接收基地亦可获得理想的干扰抑制效果。     

双基地声纳探测范围分析

双基地声纳在一定程度上综合了单基地主动和被动声纳的优点,具有扩大探测范围的优势,但并不能够在全方位上都获得探测距离优势,在某些方位上甚至不如等效单基地声纳。在双基地声纳系统中,根据能量关系推导出双基地声纳系统最大可探测范围的数学模型,并进一步定量分析了基线长度、等效半径与探测范围和各个方位上的探测距离的关系,提出了优势区域、优势角的概念。在此基础上,给出了不同情况下双基地声纳的几种优化使用配置方案。     

双基地声纳海底混响面元划分与建模

鉴于影响双基地声纳性能主要因素之一的混响面元的划分和计算的研究少有公开报道,提出一种双基地声纳海底混响区域的面元划分方法,建立了基于SSA海底散射强度模型的双基地声纳海底混响模型.仿真结果表明该方法能够对产生混响的海底区域进行有效地估算,并得到双基地声纳海底混响随时间的变化趋势,为双基地声纳系统的性能评估和合理配置、使用提供了有效的模型.     

基于线性最小二乘估计的双基地声纳定位优化算法

针对双基地声纳系统存在冗余信息的问题,基于线性最小二乘估计理论提出了一种定位优化算法,建立了T/R？R型声纳系统水下定位的数学模型。通过MATLAB软件的仿真分析,给出了影响该算法性能的各个因素,并与传统TOL算法进行了对比。仿真结果表明,采用线性最小二乘估计算法能更好地利用系统测量的冗余信息,显著提高双基地声纳基线区和侧边区的定位精度。该算法具有受基线长度和站址误差影响小等优点,是一种具有工程应用价值的双基地声纳定位算法。本文的研究可为多基地声纳定位优化问题的研究提供理论基础。     

舰船辐射噪声波形重构研究

舰船辐射噪声作为舰船的重要特性,其物理仿真实现对武器和声纳样机的物理检测及评估都具有实际工程价值。该文研究了舰船辐射噪声波形重构的3个问题。依据线性系统理论,给出了在通用计算机上产生同时具有规定振幅概率分布和功率谱的随机时间序列的方法。该算法的突出优点是,可以连续产生模拟噪声,使用该算法可以便利地校正由发射换能器频率响应引起的失真。其次,讨论了接收换能器的等效电特性,以便构成一个可覆盖宽频带（3 Hz～20 kHz）的声电换能器模拟系统。仿真结果表明,利用耦合腔、振动液柱和消声水池能够对目标探测系统进行物理模拟试验,能够产生模拟实船噪声的声信号及实船通过时的通过特性,本文研究旨在为水声接收机的性能模拟研究提供依据。     

声纳低截获技术方法与策略研究

根据声纳低截获因子方程,结合雷达与通信领域低截获经验和声纳自身特点,提出了低截获信号发射和双基地（多基地）两项低截获声纳技术的实现策略。并围绕空、时、频以及能量这4大要素,介绍了低频信号技术、大时间带宽积技术、复合频（码）制技术、随机或非线性体制技术以及时频捷变技术等5项低截获声纳信号设计方法,深入分析了LPI波形的特性,设计出了一些具有良好低截获性能的波形,并以降频梳状信号（几何comb）和非线性调频脉冲串信号（NLFM）为例进行了仿真验证。结果表明,通过这种信号设计方法设计出来的信号具有较强的抗截获性能。     

异构多基地雷达直线栅栏覆盖的布站优化方法

在多基地雷达布站位置受限的情况下,为构建直线栅栏覆盖,提出一种使用异构多基地雷达的布站优化方法。通过研究异构与同构多基地雷达之间布站模式的关系,证明了最优直线栅栏覆盖序列的构成特点。以此为基础建立优化模型,同时将布站位置的限制作为模型的约束条件。针对模型中目标函数的非凸性和非解析性,采用整数线性规划与枚举法相结合的优化算法。该算法根据布站位置的受限情况,分层分段求解优化问题,基于最小布站成本准则确定最优栅栏覆盖序列。仿真实验结果表明：雷达发射器的性能和成本是影响优化结果的主要因素;该方法可以在多基地雷达布站位置受限的约束下取得优化布站结果。     

多基地雷达组网布站优化方法

针对多基地雷达组网布站的费效比高问题,提出一种基于最小化部署成本的布站优化方法。采用等宽栅栏的部署策略,以单条布置线的布站优化条件为基础建立优化模型。为求解优化模型,利用穷举算法对所有可能的栅栏宽度确定其布站优化参数,在计算总部署成本时,考虑发射站成本大于接收站的实际情况,以最小部署成本为目标函数确定最优部署成本和相应的布站参数。为降低算法计算量,通过理论证明缩减了穷举搜索的搜索范围。仿真结果表明,与现有同类方法相比,所提方法具有布站成本低、使用发射站少和计算量小的优势,在工程上更经济,在电子战中更安全。     

反潜巡逻机应召布放多基地声纳阵搜潜效能研究

为提高反潜巡逻机传统应召搜潜效能,提出采用反潜巡逻机应召布放多基地声纳阵的方法.在传统方法的基础上,根据已知的潜艇信息,利用多基地声纳的优势建立反潜巡逻机应召布放圆形、方形、三角形多基地声纳浮标阵搜潜模型,依据声波衰减原理,通过Matlab仿真初始距离,潜艇初始概略分布、潜艇经济航速、布放半径和被动浮标布放个数对各方案搜潜效能的影响.仿真结果表明:3种多基地阵方案的搜潜效能随着初始距离、初始概略位置分布、潜艇经济航速的增大而减小.在相同条件下,圆形多基地阵的搜潜效能最佳,且相比同样基于传统方法的圆形被动浮标阵搜潜效能提高明显,并能根据实际情况选择合适的布放半径和被动浮标布放个数.该方法适用于反潜巡逻机应召搜潜,对反潜作战具有一定的军事意义.     

双基地加权最小二乘估计算法定位精度研究

本文通过将双基地声呐中发射和接收站的测量数据进行融合处理,提出了基于加权最小二乘估计(WLS)的双基地声呐定位优化算法,给出了算法的原理和误差分布.通过数值仿真,研究了系统参数对算法定位精度的影响,给出了不同条件下定位误差的几何分布.并将该算法与单纯基于声波到达时间算法的定位性能进行了比较.仿真结果表明,双基地WLS算法充分利用了双基地系统的冗余信息,具有较高的定位精度.该研究为多基地声呐水下目标的探测、定位和跟踪提供了理论依据.     

信号传播速度未知下水下多基地声纳定位算法

针对水下多基地声纳定位系统中声波信号传播速度未知的情况,以到达时间差为系统观测量,提出一种基于误差约束等式的联合估计声波信号传播速度和目标源位置的闭式解定位算法.算法需要分两步进行.第1步通过引入辅助变量,将非线性观测方程转化为伪线性方程进行处理,求得目标源位置以及信号传播速度的初始估计解;第2步根据初始估计解的估计误...     

多型岸舰导弹作战单元部署优化模型

为解决多阵地岸舰导弹组合攻击作战任务中岸舰导弹作战单元部署定量决策问题,基于广义最大覆盖选址理论,结合岸舰导弹部队兵力数量有限的战场条件,构建多型岸舰导弹作战单元部署优化模型。针对目标舰艇位置、岸舰导弹火力覆盖范围等影响因素,利用蒙特卡洛仿真法,建立目标散布区域计算模型、岸舰导弹火力覆盖区域计算模型等辅助决策模型,通过粒子群优化算法进行模型解算。仿真结果表明,多型岸舰导弹作战单元部署优化模型及算法可以稳定地提供合理有效的优化方案,能够为战时多型岸舰导弹部署决策提供参考和依据。     

双线阵的CTA算法研究

在远场目标的假设前提下，研究了双线阵的CTA算法。推导了理想状态下双线阵常规波束形成的方向指向性函数，分析了理想状态下双线阵延时相加和延时相减两种常规波束形成方法左右舷分辨性能。针对传统的双线阵波束形成方法延时相加和延时相减波束形成空间分辨性能差，而传统的高分辨方法一最小方差无畸变响应( MVDR)计算量大、不易在实际系统得到应用的事实，提出双线阵子阵算法，并给出了双线阵CTA算法的表达式和信号处理流程图。理论研究表明：子阵算法尤其是基于延时相加的CTA算法具有计算量小、波束窄、空间分辨性能好而且还有很好的左右舷分辨性能。最后海试数据验证了理论分析结果的正确性。     

基于拓扑势的作战体系网络节点重要度评估方法

针对传统重要度排序算法无法客观全面评估作战体系中各装备实体重要度的不足,运用复杂网络理论,结合数学中的拓扑学和物理学中的场论思想,提出基于拓扑势的重要度排序方法。通过定义序列距离,引入覆盖率指标,对拓扑势排序结果与常规方法排序结果的相似度进行对比分析。设计一个作战想定示例,对基于拓扑势的重要度排序算法的有效性进行分析验证。结果表明,该算法可以精确客观地量化分析体系中不同装备对体系结构构建以及任务完成能力的支撑作用,为战时兵力部署、指挥体系构建、战场抢修决策提供重要依据。