单层壳体潜艇回波亮点声图像仿真和试验验证

为了从水下目标回波声图像中获得尺度、要害部位等重要特征信息,提出一种将板块元分析和正交波束形成相结合来实现对潜艇目标进行回波声图像分析的方法,并对多波束系统条件下单层壳体潜艇的时间-角度回波结构和二维几何亮点声图像进行了仿真,通过目标表面高频亮区的分布解释了单层壳体潜艇亮点声图像的形成原因,最后利用湖上试验验证理论仿真结果.试验结果表明;亮点声图像可以反映水下目标几何亮点的分布规律,并在一定程度上反映目标的尺度和姿态特征;单层壳体潜艇回波亮点主要来源于艇体、指挥台围壳、艉舵3个部位.     

基于SVD与数学形态学分形维数谱的战场声特征提取

分形维数作为战场声信号的特征,存在特征数量不足,反映信号非线性不充分的问题,提出了一种基于SVD与数学形态学分形维数谱(Singular Value Decomposition And Mathematical Morphological Fractal Dimensions Spec-trum,SVD-MMFDS)的战场声特征提取方法.对声信号构造Hankel矩阵,再进行SVD分解,根据信号频率与奇异值的关系,重构信号分量.将这些重构信号依次线性叠加,每叠加一次信号分量就计算一次分形维数,直至完全恢复原信号;通过这种方法,构成数量多且更能反映信号非线性的分形维数谱.运用半实物仿真实验将SVD与数学形态学分形维数谱的方法,与变分模态分解(VMD)和分形维数结合的方法进行对比,该方法提取的战场声特征具有更好的区分度且特征数量更多,为利用信号非线性来识别战场声目标提供较好的选择.     

基于VMD与数学形态学分形维数的战场声目标识别

为快速识别直升机与坦克的声信号,提出了一种变分模态分解(VMD)与分形维数相结合的声学目标识别方法。对目标声信号进行VMD分解,根据目标声信号的频域能量分布确定分解的模态(IMF)数目;通过数学形态学方法计算各个IMF的容量维数与信息维数,并以此为特征向量;利用BP神经网络分类器对直升机与坦克声目标进行识别,通过与传统EMD融合计盒维数的方法进行对比,验证了所提方法具有更高的识别率和运算速度。     

基于径向基神经网络的水下振动物体辐射噪声级别分类研究

运用径向基神经网络,利用水下振动物体内表面加速度信号对其辐射噪声级别进行分类,达到判断其声隐身性的目的.该方法的运算量较传统方法大大降低,极大地提高了计算速度.实例表明,该方法能较准确地对水下振动物体辐射声场声压级别进行分类,进而对其推广应用于潜艇提供了较好的依据.     

钢木复合水平尾翼的振动与声学特性

依据阻抗失配原则,将山枣木填充到水下航行器尾翼的钢架中,以环氧树脂粘合,形成钢木复合尾翼。使用有限元耦合边界元方法分析钢木复合尾翼的水下振动与声辐射特性,并优化设计出一种钢-水-木复合尾翼。以尾翼外湿表面的均方法向速度级和辐射声功率级为衡量指标,与传统的非耐压充水泊尾翼进行了比较分析。结果表明:在不改变尾翼外形且不增加翼重量的情况下,钢-水-木复合尾翼能够很好地控制尾翼的振动与声辐射。     

基于补偿调制的ISAR电子伪装干扰技术

逆合成孔径雷达(ISAR)是一种高分辨率微波成像雷达体制,也是成像雷达的重点发展方向之一。由于其成像是通过对距离向和方位向二维压缩实现,因此比普通雷达具有更强的抗干扰能力。针对线性调频信号体制ISAR,提出一种基于补偿调制的电子伪装干扰方法,通过对截获到的敌方雷达辐射信号进行相位补偿调制模拟出目标任意散射点的回波信号并转发,达到了伪装干扰的目的。最后的仿真实验证明了所提方法的有效性。     

利用声强工作的水雷声引信

提出了一种新型的水雷声引信。该引信使用的是水下声强矢量而不是以前通常使用的声压,并且采用双水听器信号的互谱方法测量水下声强矢量。这使得引信能够利用更多的舰船目标信息,其结果是该引信在目标的定位和识别方面具有显著的优势。     

海军工程学院一九九○年度优秀论文评选结果

┌────┬───────────────────────────────────┐│万4声口 │论文题目作者姓名 │├────┤ ││厅州 │ │├────┼───────────────────────────────────┤│ 1 │驱逐舰操纵性预报匡画国朱年程智斌 ││ 2 │船舶横摇二维幅射问题的二阶解及其试验研究周其斗彭英声 ││ 3 │非线性横摇阻尼模型辩识徐德嘉周庆根 ││ 4 │循环水槽水表面加速方案试验研究毕毅郝亚平 ││ 5 │塑性动态断裂的实验研究朱锡 ││ 6 │舰艇螺旋桨叶片的水弹性研究索志强…     

一种新的二维谐波估计方法

研究了二维谐波信号相关矩阵后 ,提出了一种称之为“矩阵束的二维谐波估计 (MP2D)”算法 ,该算法既不需要求解二维特征多项式的根 ,也不需要在二维频率空间搜索谱峰 ,算法具有高效性。仿真实验表明 ,该算法在白噪声条件下对二维谐波频率估计具有高的精度和强的抗干扰能力。     

聚氨酯的合成及水声性能

用甲苯-2,4-二异氰酸酯(2,4-TDI)、聚丙二醇(PPG)等原料合成了聚氨酯预聚体,以3,3-二氯-4,4-二氨基二苯甲烷(MOCA)、三羟甲基丙烷(TMP)为扩链剂合成了聚氨酯,在脉冲声管中测试了合成试样的声压反射系数和吸声系数,研究了不同扩链剂及不同含量的2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)对其水下声学性能的影响。测试结果表明:TDI-PPG-MOCA合成型聚氨酯是一种良好的水下透声材料,TDI-PPG-TMP合成型聚氨酯是一种良好的水下吸声材料;BHT的加入对TDI-PPG-TMP合成型聚氨酯的水下吸声性能有显著提高,因此合理地设计实验工艺参数,可以得到水下声学性能更佳的聚氨酯。     

基于CPSO算法的海空跨域无人航行器集群协同作业路径规划

针对海空跨域无人航行器集群在复杂水域环境下协同作业以追踪水下目标的任务,提出一种基于协同粒子群(CPSO)的协同作业路径规划算法.考虑不同无人航行器集群特性优势,合理分解并分配远距离追踪水下目标任务过程,并利用CPSO算法进行路径规划.在CPSO算法中,首先为无人机(UAVs)集群规划飞行路径,UAV飞行过程中探测水面...     

水下滑翔机建模与纵向运动控制

水下滑翔机是一种浮力驱动的新型水下航行器,其特殊的驱动方式和结构特点增加了建模和控制分析的复杂度。为获得准确有效的水下运动控制方法,通过滑翔机运动学和动力学分析,建立了较为完善的三维空间数学模型,并进行了合理的假设和简化,得到纵平面内小扰动线性化模型。在此基础上,运用了线性二次型最优控制理论设计了LQR调节器,分析系统对于控制指令的跟踪响应情况。最后针对滑翔机的纵平面运动进行了仿真分析,仿真结果显示,LQR调节器有很好的干扰抑制能力和指令跟踪性能,并准确地描述了纵平面内滑翔机的运动特性。     

舰艇编队对潜水声警戒主/被动探测转换区的决策指挥

从大型舰艇编队反潜战术及水声装备作战使用的角度出发,提出了水声警戒主/被动转换区的概念,分析了各种影响因素及其相互关系,研究了水声警戒主/被动转换区的计算方法,建立了转换区的数学模型,得出了多潜艇突防编队警戒幕的概率和水面舰艇编队的对潜警戒探测能力,提出了水声警戒主/被动转换区决策与指挥的方法。     

A novel noise reduction technique for underwater acoustic signals based on complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,minimum mean square variance criterion and least mean square adaptive filter

Underwater acoustic signal processing is one of the research hotspots in underwater acoustics. Noise reduction of underwater acoustic signals is the key to underwater acoustic signal processing. Owing to the complexity of marine environment and the particularity of underwater acoustic channel, noise reduction of underwater acoustic signals has always been a difficult challenge in the field of underwater acoustic signal processing. In order to solve the dilemma, we proposed a novel noise reduction technique for underwater acoustic signals based on complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise (CEEMDAN), minimum mean square variance criterion (MMSVC) and least mean square adaptive filter (LMSAF). This noise reduction technique, named CEEMDAN-MMSVC-LMSAF, has three main advantages: (i) as an improved algorithm of empirical mode decomposition (EMD) and ensemble EMD (EEMD), CEEMDAN can better suppress mode mixing, and can avoid selecting the number of decomposition in variational mode decomposition (VMD); (ii) MMSVC can identify noisy intrinsic mode function (IMF), and can avoid selecting thresholds of different permutation entropies; (iii) for noise reduction of noisy IMFs, LMSAF overcomes the selection of decomposition number and basis function for wavelet noise reduction. Firstly, CEEMDAN decomposes the original signal into IMFs, which can be divided into noisy IMFs and real IMFs. Then, MMSVC and LMSAF are used to detect identify noisy IMFs and remove noise components from noisy IMFs. Finally, both denoised noisy IMFs and real IMFs are reconstructed and the final denoised signal is obtained. Compared with other noise reduction techniques, the validity of CEEMDAN-MMSVC-LMSAF can be proved by the analysis of simulation signals and real underwater acoustic signals, which has the better noise reduction effect and has practical application value. CEEMDAN-MMSVC-LMSAF also provides a reliable basis for the detection, feature extraction, classification and recognition of underwater acoustic signals.     

国外潜航器水下隐蔽导航定位方法探析

针对潜航器自主惯性导航误差随时间不断增大的问题，研究了基于运载器、信标中继、海底固定基站的国外潜航器的典型导航定位方法。通过水声通信方式，运载器、信标中继站将其卫星精确定位数据发送至潜航器，或海底固定基站接收到潜航器发射唤醒信号后，量测相关信息并发至潜航器。潜航器被动接收水声通信数据，并对其进行综合处理，实现潜航器在水下隐蔽工作模式下对自身位置的实时修正，提高潜航器导航定位精度，具备较强的工程可实现性。     

水下武器系统综合检测系统设计与实现

水下武器系统综合检测系统采用模块化设计思想,由信号发生器模块、A/D模块、D/A模块、实时时钟模块、液晶及打印机模块等组成。综合检测系统通过检查测试武器系统的工作状态和激励响应,从而对武器系统的性能进行自动测试和故障诊断。对系统进行了实例应用和验证,取得了较好的效果,为水下武器系统的技术保障提供了一种实用的工具。     

An air cavity method for increasing the underwater acoustic targets strength of corner reflector

In order to improve the underwater acoustic target strength of corner reflectors, according to the principle of acoustic impedance mismatch of the boundary layer, the method of using air cavity to increase the underwater acoustic target strength of corner reflectors is proposed. The acoustic reflection coefficients of underwater air layer and single layer metal sheet are calculated and compared. The results show that the reflection coefficient of single layer metal sheet is greatly affected by frequency and incidence angle, and the reflection coefficient of air layer in water is large and little affected by frequency and incidence angle. On this basis, a new kind of airfilled cavity corner reflector is designed. The acoustic scattering characteristics of underwater airfilled cavity corner reflector are calculated cumulatively, and the results are compared with the monolayer metal sheet corner reflector. The simulation results show that the acoustic reflection effect of the airfilled cavity corner reflector is better. In order to verify the correctness of the method, the test was carried out in the silencing tank. The experimental results show that the simulation results are in good agreement with the experimental results, and the airfilled cavity can improve on acoustic reflection performance of the underwater corner reflector.     

水下特种运载器水下回收方式

回收问题是水下特种运载器研究的关键问题之一。目前,回收水下特种运载器主要通过水面回收和水下回收两种途径,针对水下特种运载器水下回收途径,研究了利用鱼雷发射管回收、导弹发射管回收、水下驮带回收、水下专用对接器回收等几种水下回收方式的概念、原理和实现途径,并对比分析了上述几种回收方式各自的优势及缺点。     

不同边界条件下水下爆炸气泡的数值模拟

采用有限元程序MSC.Dytran对不同边界条件下水下爆炸气泡的脉动过程进行了数值模拟。对数值模拟中的一些重要问题,如炸药药包的建模、网格密度、状态方程和静压力场的设定等问题进行了探讨。对无限水域中的水下爆炸气泡以及自由面边界、水平刚性面边界和垂直刚性面边界三种边界条件下的水下爆炸气泡进行了数值模拟,分析了水下爆炸气泡的半径、外形变化、气泡脉动压力、流场中的速度分布,结果发现边界的存在对气泡外形的影响较大,刚性边界面会使气泡脉动压力增大较多,而自由面边界对气泡脉动压力的影响较小。将数值模拟的结果与理论模型、经验公式和试验结果进行了比较分析,结果吻合较好。     

用于堤坝检测的剖面声纳系统实验研究

针对水下堤坝安全检测,提出并设计实现了适合水下机器人等小平台为载体的可用于堤坝安全检测的高分辨率剖面声纳,系统通过获取被测堤坝内部的回波信号,由DSP构成的水下处理单元进行实时信号处理,从而可获得坝体内介质不连续的信息,并由水上分机进行堤坝内部剖面图像的重建及显示。通过水池和外场堤坝工程检测等应用实例,取得了良好的效果,验证了系统技术路线的可行性和性能的稳健性。