基于射线理论的海底混响建模研究

以海底混响为研究对象,在深入剖析混响形成机理的基础上,以射线理论作为研究方法,从网络模型的角度出发,建立起一种具有直观物理意义的海底混响模型。结合“互易性”提出了收发合置情况下的非相干海底混响信号模型,进一步简化后用于混响信号的预报以及混响平均强度的计算。仿真结果显示了该方法的有效性。     

基于物理散射的单基地海底混响建模与仿真分析

分析了海底混响包络非瑞利化的原因,将基于物理过程的K分布混响模型和Jackson海底散射模型相结合,建立了基于物理散射的单基地海底混响仿真模型。将海底混响统计特性与声呐波束宽度、带宽、频率、掠射角等系统参数和散射体尺寸、散射强度、分布密度等环境参数联系起来,同时兼顾了海底混响的统计特性和物理形成机制,仿真结果验证了模型的有效性。     

双基地海底散射模型及仿真

介绍了基于Kirrchhoff近似理论和扰动近似理论建立的双基地海底散射模型,给出了散射强度与双基地声呐各角度之间的明确关系式。仿真实验结果表明,双基地海底散射与角度配置关系复杂,通过合理配置双基地各角度,可以减少海底混响对双基地声呐的影响。     

基于时-空离散化的海底混响时间序列仿真方法

以海底混响为研究对象,提出了一种混响仿真时通过时空离散化处理降低计算量的方法.以混响的点散射模型为基础,海底混响认为是海底散射体对发射信号的响应,用线性网络对其进行描述,得到冲击响应函数.通过对冲击响应函数时间离散射化处理,相应的对海底进行空间区域划分,进而把散射体散射信号叠加时的叠加总数转化为时间域离散化之后的时间段...     

浅海水平线阵接收海底混响序列仿真

混响序列仿真作为海上实验的替代手段,可为声呐设计及抗混响技术研究提供数据支撑。借助简正波理论研究海底散射声场,将海底散射场视为海洋传输网络形成的传递函数,在此基础上将海底散射微元按方位角均匀划分,依据阵元间的相位关系给出了水平线阵接收海底混响序列的仿真方法。以负梯度浅海环境为例进行了混响仿真,并对仿真序列的频谱特征、统计特征、空间相关特征进行了验证,结果表明该方法获得的混响序列特性与理论预测相符,可以为抗混响技术研究提供参考。     

基于简正波的浅海混响序列仿真

提出了一种基于简正波的混响时间序列仿真方法推导出了模型的理论公式,给出了其实现方法和仿真结果基于运动声源和接收器的简正波声场和混响点散射模型,并就仿真结果进行了混响时间序列幅度瞬时值、包络值的概率分布密度以及时间相关性等统计检验。和理论结果对比表明了该仿真模型的有效性,可用于浅海低频混响序列的仿真。     

双基地海底散射建模与仿真分析

海底的声散射是产生浅海混响的主要原因之一。采用小斜率近似方法研究了粗糙液-液分界面的海底散射问题,通过一个统一的方法实现微扰近似和Kirchhoff近似的无缝衔接且不受表面高度均方根条件限制。类比APL-UW模型,利用最低阶小斜率近似求解粗糙海底界面散射截面,并结合Jackson等人的海底沉积层体积散射截面表达式,建立了一个计算双基地海底散射强度的＂小斜率-体积＂模型。针对几种典型的海底类型进行了数值仿真与性能分析,并将数值预报结果与APL-UW模型进行了对比。结果表明,小斜率-体积模型在整个角度范围内较为准确,并且与APL-UW模型的预报结果吻合程度较高,两者散射强度差值小于2 dB。     

基于混沌理论的海底混响中目标回波提取

提出了基于混沌理论的混响中目标回波提取新方法。该方法主要得益于一种新的预测模型,该模型基于径向基函数神经网络,综合利用了时间序列的前向和后向预测,解释了该模型用于混沌信号分离的基本原理,用几种混沌时间序列分析了该模型用于混沌信号建模和谐波信号提取的性能。该方法用于湖试混响中目标回波提取的结果表明:该模型可以用于提取信混比不小于1dB的目标回波。     

不同底质海底窄带混响信号空间相关半径研究

海底混响是主动声呐的主要干扰之一,分析海底混响信号的空间相关特性是抗海底混响技术研究的基础。本文依据混响信号的空间相关特性,从理论上解释海底混响信号空间相关半径的定义,利用实验数据研究了在不同海底底质情况下混响信号空间相关半径变化规律以及不同底质混响信号强度的变化。研究表明不均匀海底底质情况下,散射体颗粒增大,混响信号空间相关半径减小且底质较硬时混响信号较强。     

三维浅海简正波混响模型

推导了浅海简正波混响模型,模型计算了从声源到浅海水底散射域声波能量的传播及其反射过程。在散射域,考虑了复本征值,有效的简正波对入射波和混响强度的影响。并且将简正波分解为上行波和下行波,利用下行波和Lambert散射定律,计算海底散射后接收的混响强度,其结果与收发同置的水听器接收数据一致。所得出的混响强度模型,物理意义清楚,形式简单,具有较强的普遍适用性。     

基于改进遗传算法的海底地层参数反演计算

为了提高对海底地层参数变量的反演计算能力,设计了一种基于双种群协同进化策略的改进遗传算法。针对标准遗传算法局部搜索能力差且易于出现早熟现象的缺点,在标准遗传算法基础上引入双种群同时进行优化搜索,两个种群分别给予不同的控制参数,实现协同进化,最终给出一个综合的最优解。通过两个算例对遗传算法的寻优能力进行测试,实验结果表明,提出的改进算法不仅提高了搜索性能,并且对遗传控制参数的依靠度大大降低,特别是对大型复合参数反演问题的求解计算更为有效。     

基于Web服务的PDC钻头井底流场分析平台研究

为解决常规PDC(polycrystalline diamond compact)钻头井底流场水力性能数值模拟分析时存在的门槛高、耗时长、重复工作量多等问题,建立了基于Web服务的PDC钻头井底流场分析平台。平台框架由上至下分为软件接口层、分析服务层和结果输出层。在服务端通过知识封装技术实现钻头井底流场分析过程的自动化、参数化和集成化;利用Web封装技术对参数化流场分析模板进行封装和管理,从而实现客户端基于Web服务的PDC钻头井底流场的分析研究。实例验证表明,采用该平台分析PDC钻头水力性能可有效降低CFD软件的使用门槛,提高钻头井底流场的分析效率,节约人力与物力,能够为石油装备企业提供规范化的技术支持。     

惯性稳定平台不平衡扰动建模与仿真分析

理想情况下,惯性稳定平台的质心会位于其旋转轴上,但是由于加工技术等条件的限制,惯性稳定平台的质心会偏离旋转轴,并且在基座角运动和摩擦等扰动作用下,惯性稳定平台会产生偏转角,偏转角的变化会引起水平和垂直方向上的不平衡力臂变化,形成不平衡扰动。为了分析不平衡扰动对平台性能的影响,在对惯性稳定平台的动力学模型进行简化的基础上,提出通过分析平台偏转角和不平衡力臂的变化规律建立不平衡扰动模型的思想方法,以所建模型为基础,对不平衡扰动的影响进行了定量分析。仿真结果表明,不平衡扰动会使平台的角度输出稳态值超过其稳定精度要求,严重影响惯性稳定平台的稳定性能。     

机动小目标的时空联合检测技术

主动声呐信号处理中一般采用匹配滤波和背景均衡等算法检测回波信号,为提高信号的检测性能,还需利用信号与混响和环境噪声在时间、空间上的统计特征差异。文章在对信号的时、空特征算法进行简单描述的基础上,提出了频率能量统计特征和方位能量统计特征,将两种特征检测器的输出进行融合处理构成时、空联合检测器。仿真和试验数据处理结果证明,此方法可有效提高机动小目标在混响及环境噪声中的检测性能。     

海冰作用下平台结构自激振动的参数分析与响应的数值计算

本文依据Ｍａａｔｔａｎｅｎ的自激冰力模型,分析了冰和结构的各种参数对海冰作用下平台结构自激振动的影响;对不同动力特性的导管架平台结构简化模型,进行了海冰作用下结构自激振动响应的数值计算,发现了自激冰力和结构振动的一些特征,为进一步理解冰致平台结构自激振动现象,避免自激振动的产生及采取相应的控制措施提供了有益的结果。