AUV前视声纳模拟及避障研究

基于软件平台MultiGen Creator和Vega,在虚拟环境下模拟自主水下航行器的避障过程,在HP工作站上开发了自主水下航行器避障视景仿真系统,提出了一种前视声纳的仿真方法,利用Vega提供的碰撞矢量函数和自定义的Volume碰撞方式,模拟前视声纳的功能,并利用声纳所测得障碍物的数据实现了虚拟环境下自主水下航行器的避障。仿真结果表明,该视景仿真能够使仿真系统更加逼真和接近于实际情况,并且满足系统仿真的实时性要求。     

水下爆炸对抗鱼雷声纳效能分析

水声对抗中由于战术使用及作战态势的复杂性,使得水下连续爆炸对抗鱼雷声纳的效果难以评估.本文分析了水下连续爆炸对抗鱼雷声纳的原理及其对抗主动、被动声纳的模型,针对有无水下爆炸干扰的2种情况,建立了主动声纳探测模型,并且根据模型求解了在不同频率、不同装药量下主动声纳的探测距离,然后以探测距离平均缩减量及平均缩减率为准则,运用仿真判断对抗效果,分析了有无水下爆炸声干扰时主动声纳探测距离随频率、装药量的变化规律.     

基于图像声纳SLAM算法在AUV组合导航中的应用

为了在有限的体积、功耗及成本范围内提高自主水下航行器（AUV）远程、深海导航定位精度,提出了将基于图像声纳的同时定位与地图创建（SLAM）方法应用于AUV水下组合导航系统,利用图像声纳获取AUV与地形特征点之间的距离和3D方位数据,结合捷联惯性导航系统（SINS）得到的导航数据,通过扩展卡尔曼滤波（EFK）方法对载体状态和地图状态进行连续并行估计和量测,将得到的误差估计反馈回SINS进行修正,可抑制其随航行时间和距离增加的姿态、速度和位置误差。此外,在地形特征点向量中加入声学尺寸元素,可提高特征识别的准确性。仿真结果表明,在持续观测到有效的地形特征点条件下,惯导误差得到了较好抑制,特别是在AUV返程或往复巡航过程中,重复观测到同一地标时,可大幅提高水下组合导航的定位精度。     

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。     

合成孔径声纳图像阴影增强方法研究

合成孔径声纳成像时,需要从不同位置采集目标的回波,从而造成目标的阴影被模糊。传统的声纳图像增强方法没有利用合成孔径声纳的成像机理,难以对阴影进行有效增强。从合成孔径声纳信号处理的角度,给出了固定焦距阴影增强（FFSE）算法的严格证明过程,导出了不同变换域下阴影增强的处理方式。对于多子阵合成孔径声纳,使用不均匀分离快速傅里叶变换（NSFFT）消除方位向的不均匀采样,然后在距离多普勒域进行阴影增强。分别对海上试验和湖上试验的数据进行了分析。处理结果表明,该方法能够显著增强合成孔径声纳图像的阴影,具有较强的实用价值,对于后续的图像分割和目标识别具有重要意义。     

水下高频目标回波的脉间相关和复本相关特性实验研究

从实验角度研究了水下高频目标回波的脉间相关特性和复本相关特性，给出了实验统计曲线和统计直方图。实验结果表明：在等温层信道中，目标距离较远，目标相对速度较低的情况下，海上目标回波脉间相关系数在70％左右，至少在10s内时间中，可以保持较强的相干性，目标复本相关系数主要分布在0.75-0.85之间，并且不是正态分布，近似瑞利分布。     

配备拖曳声纳的舰机联合反潜应用

讨论使用拖曳声纳时一些可行的编队反潜模式,并通过合理想定,针对典型海区及典型水声环境,重点讨论单舰拖曳声纳发现目标后引导舰载直升机时的航路选择。拖曳声纳可远程发现,单舰反潜时,发现目标后可由水面舰艇完成初步定位后引导直升机完成二次定位;兵力允许情况下,可采用编队反潜。拖曳舰发现目标后,指挥员应合理安排攻击顺序,尤其是在远程发现时,应先引导载机／他舰与目标实现接触,再视情相互引导完成攻击。     

一种遗传模糊神经网络算法及其在舰船声纳目标识别中的应用

针对常规模糊神经网络的不足之处,设计一种用遗传算法确定其网络权值和系统参数的算法,先确定编码,通过交叉、变异、定义适值函数等步骤实现.将该算法应用于舰船声纳目标识别实例之中,实验结果表明,经遗传算法的优化搜索,该算法比一般的模糊神经网络训练方法有更高的学习效率,具有实用意义.     

声诱饵干扰主动声纳浮标声探测效能分析

根据主动声纳方程和声探测效能,建立了主动声纳浮标的探测概率模型,研究了声诱饵作用时主动声纳浮标的有效探测距离和定位精度,得出了声诱饵干扰主动声纳浮标的仿真结果。仿真结果表明,声诱饵对抗主动声纳浮标具有一定的效果。     

基于修正亮点模型的水下体目标建模技术

主动声纳照射水下复杂目标时,目标各部分将互相落到彼此沿声线照射方向上的投影区内,出现相互遮挡现象,导致预报模型失真。针对这一问题,基于光学照射投影原理,引入了遮挡系数的概念。通过对各部件间遮挡系数的推导,提出了一种简单易行的遮挡问题解决方法,对原有潜艇亮点模型进行了修正。仿真结果表明,修正亮点模型能够更加真实的反映潜艇回波情况,试验数据也验证了模型的有效性。     

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...     

直升机吊放声纳机构用切缆装置研究

介绍了直升机吊放声纳用切缆装置的设计方法．通过理论分析和计算，确定了火药量．试验证明，这种分析和计算是正确的．     

混沌检测在主动声纳中的应用研究

为解决主动声纳工作时功率大,保密性差的问题,利用混沌振子系统具有对外加信号的幅值和频率敏感性.发射单频脉冲,接收系统进行混沌检测,可以同时完成测距和测速.在应用中,对该检测方法也进行了改进,给出了一种简便的半径累加和方法作为判别混沌系统状态的定量依据,并对相位偏差有时会导致无法检测的情况,采用将内置的周期信号进行时间平移,以抵消相位偏差,较好解决了这一问题.仿真结果表明,在低功耗和抗干扰的前提下,信噪比-20dB情况,系统仍有较强的检测能力.与传统的主动声纳回波检测方法相比,采用混沌检测方法降低了换能器的功耗,提高了系统的保密性.     

低截获主动声纳信号特征研究

为正确设计低截获主动声纳的信号,在推导声纳截获概率因子方程的基础上,对低截获主动声纳信号,从低频、大时宽带宽积、复合码制、随机或非线性、时频捷变、能量效率等6个角度分析了信号的特征。结果表明,采用低频、宽带、符合编码脉冲串信号以及低功率发射是提高主动声纳低截获性能的重要手段。     

多基地声纳配置策略研究

本文提出了一种基于检测覆盖范围的多基地声纳配置策略。首先,根据声纳的作用距离公式,分析了双基地声纳的检测覆盖范围特性,它为卡西尼卵形线包围的区域;然后,将此特性推广到三基地和多基地声纳,指出多基地声纳的检测覆盖范围主要与发射、接收机的位置有关,且检测覆盖区域主要集中在发射、接收机附近;最后,在对多基地声纳模型进行部分简化的基础上,提出一种用圆来代替检测覆盖区的多基地声纳配置算法。该算法经过仿真验证,表明配置效果较好。     

潜舰导弹被动声纳引导攻击研究

分析了潜艇被动声纳在存在会聚区条件下的远程探测能力，探讨了单站纯方位目标定位的方法和被动声纳引导下导弹攻击的实现问题。     

基于非线性最小二乘的双基地声纳定位优化算法

双基地声纳定位是一种重要的定位方法,采用优化算法来提高定位精度是其重要的研究内容。本文采用了将双基地声纳定位方程转化为非线性最小二乘(NLS)问题的技术方法,并后置最优化方法LMF算法,研究了基于多基地接收源的目标定位性能和定位精度的几何稀释(GDOP),给出了定位误差分布。通过数值仿真,研究了不同基线长度时双基地声纳的定位精度,并将NLS拟和算法的多接收源定位性能与纯时间估计定位性能进行了比较。研究表明,本文的基于多基地接收源的目标定位方法相对于纯时间估计定位方法提高了定位精度,特别是在相对短的基线(7.4 km基线长度)情况下,可提高30%的精度。该研究为最优化方法在水声定位中的应用提供了依据。     

基于卡尔曼滤波的水下近距目标运动分析

为跟踪水下近距目标,设计采用被动声纳平台获得目标的方位数据,用扩展卡尔曼滤波算法对测量数据进行目标运动分析来实现.建立了目标相对观测平台在固定深度做直线运动时的理论模型,针对非线性测量方程,采用雅可比矩阵来近似处理.采用标准卡尔曼滤波进行了实例仿真.结果表明,该方法将估计误差控制在8%以下,并有较好的稳定性.     

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。     

基于改进的马尔可夫随机场声纳图像分割方法研究

声纳图像与普通的光学图像相比,具有对比度低、成像质量差、受噪声污染严重等特点,传统的图像分割方法难以取得高精度、鲁棒性强的分割结果。提出了一种基于改进的马尔可夫随机场(MRF)声纳图像分割方法。即对于MRF模型参数的建立,提出了新的3类分割空间邻域MRF模型参数;在此基础上把新建立的3类分割空间邻域MRF模型参数和层次间相互作用的模型参数,应用于空间分层MRF 3类分割中,得到最终精确的3类分割结果。通过对人造模拟声纳图像以及真实声纳图像的分割实验,验证了本文提出的分割方法具有较高的分割精度和适应性。该方法考虑了声纳图像中像素间的空间相关性,因而提高了其最终分割性能。