航海中水声通信技术运用分析

较为常见的航海通信技术包括探测声呐、导航声呐、定位声呐、激光通信、水声通信等,本文主要以水声通信技术为例,介绍了水声信道基本特征、技术的应用方式选择以及在母船与多水下平台沟通中这一技术的应用,以期通过推动水声通信技术高效发展的方式,为海洋世界深入探索提供支持,希望能够给读者带来启发。     

传感器组网的关键技术

传感器组网是协同作战的关键技术,从作战的动态过程角度看,传感器组网是以特定战术任务为目标,在通信技术和计算机技术支持下的战术决策。从完成特定战术任务的能力角度看,传感器管理技术、通信技术、信息融合技术以及计算机技术是影响传感器网络性能的关键因素。     

弱通信条件下基于MPC与融合状态估计的多UUV编队控制方法

多无人水下航行器(UUV)编队控制在实际复杂海洋环境中面临着水声通信时延大、多中断和丢包等弱通信难题,如何提高其对通信的鲁棒性是重点研究方向之一。首先,建立了多UUV编队模型;其次,将多UUV编队航行分为有无参考路径两种状态,针对已知编队期望路径条件,将编队问题分解为路径跟踪与速度同步问题,设计了基于模型预测控制的路径跟踪控制和速度误差同步机制;再次,针对编队处于机动过程而缺乏参考路径的条件,提出了基于最小二乘的融合状态估计及其一致性编队控制方法;最后,在仿真环境最大队形误差0.6 m,验证了算法的有效性。与单积分器系统一致性编队控制算法对比分析表明,所提方法在队形控制精度、队形恢复时间以及编队的稳定性方面均具有一定优势,研究结果对多UUV编队应用具有重要的指导意义。     

TCM在基于OFDM的水声通信系统中的应用研究

信道带宽窄、强多途、强噪声干扰一直是水下信息高速、可靠传输的主要障碍,文中提出用网格编码调制技术(trellis-coded modulation,TCM)与正交频分复用技术(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)相结合的传输体制可有效解决水下高速数据传输的带宽效率和可靠性问题。详细介绍了TCM、TCM-8PSK的原理及在基于OFDM的水声通信系统中的应用,理论分析和计算机仿真结果表明,使用该传输体制的水声通信系统能在不损失数据速率也不增加带宽的情况下能使编码增益提高3 dB左右,水声通信系统的性能得到明显改善。     

水声传感器信息处理技术

水声传感器信息融合是为潜艇、水面舰艇提供完整、准确、清晰战术态势的关键技术。结合各类声纳的特点,研究数据互联,水下被动定位与跟踪算法,纯方位系统的可观测性,跟踪坐标系的选择以及机动目标跟踪,是解决水声传感器信息处理的关键。首先对前人在这些方面的工作进行了总结和评述,然后根据现代海战的战术背景分析了水声传感器信息处理存在的一些技术难点和值得进一步研究的问题。     

2019年水下无人系统发展综述

对2019年世界各主要国家和地区水下无人系统的发展情况进行了综合梳理分析。首先研究了美国和日本发布的水下无人系统相关战略规划,之后整理了世界主要国家和地区水下无人系统装备发展情况,并对水下无人系统的关键技术(水下光学通信技术,水下导航技术,能源动力技术,协同作战技术)发展情况进行了总结。综述表明世界各主要军事强国从战略规划、装备研制和技术攻关等维度不断推进水下无人系统能力建设,全面提升水下无人自主作战和跨域协同作战能力水平。     

虚拟“战斗群雷达”——美军“协同作战能力”（CEC）系统分析

现代防空作战面临着超越其现有作战能力的重大挑战.为应对这些威胁,即使是规划中的新系统,都需要一种能够在舰船、作战飞机和陆基防空单元之间实时地、非常精确地共享信息(原始传感测量数据)的能力.传感器组网技术,正是一种能够支持这一能力的先进技术,其在本质上有别于现有的,在作战单元间高速传输处理后的跟踪信息的方式.本文概述了美军"协同作战能力"(CEC)系统研发情况、工作原理及技术战术性能.     

未来海上协同作战技术

未来海上作战,主宰战争胜负的不再是单个舰艇,而是海上编队及编队与其他兵种的协同作战能力.这就需要解决各种不同层次的协同作战问题,包括海战场各作战单元的网络化连接、多源多平台信息融合处理、多平台多传感器目标协同探测和高精度定位、实时高速信息分发、协同作战指挥控制、武器协同分配及协同综合控制等技术,使分布在不同作战平台上的传感器、指挥系统和武器系统协同一致地迅速做出反应,实现信息共享、作战力量一体化、作战行动一体化、探测打击和评估一体化,从而达到作战效能最大化.     

德惠战斗和东北民主联军炮兵作战原则的形成

1947年2月28日至3月2日,东北民主联军进行了德惠战斗.这次战斗规模不大.而且以东北民主联军的失利告终,却具有重要意义.它暴露了东北民主联军在炮兵使用方面的重大缺陷:各级指挥员和机关不懂得在战斗中如何集中使用炮兵,更不懂得如何组织步炮协同作战.东北民主联军炮兵司令员朱瑞根据这次战斗的教训,制定了炮兵作战的四项基本原则:集中火力、近迫作战、攻坚作战和协同作战.这四项基本原则和朱瑞随后提出的纵深战斗原则,以后成为人民解放军炮兵部队普遍运用的基本作战原则.     

水下无人航行器 美国潜艇的新搭档

潜艇是美国海军执行隐蔽任务和保持其全球优势的关键装备,美国海军迫切需要改进潜艇技术和开发新的技术手段来弥补现有能力的不足。近年来,水下无人航行器(UUV)技术发展迅速,世界各国正在开发和已经开发出的UUV多达上百型。随着UUV技术的不断发展,其应用范围也随之不断扩大,对于UUV在未来潜艇任务中的应用,美国海军做了很多研究和准备。将弹道导弹核潜艇改造成巡航导弹核潜艇,以及新建第三批"弗吉尼亚"级核潜艇采用了新型艇首结构,均为UUV参     

着眼未来加快我军无人作战力量建设

无人作战是改变未来信息化战争形态的一种全新作战样式,无人化装备已经成为国家间军事博弈的重要力量.加快我军无人作战力量建设,确保打赢未来信息化战争已成当务之急.     

水下机器人发展现状和趋势

回顾了水下无人移动平台的最新研究现状,介绍了有代表性的数款水下潜航器.分析了水下无人平台的技术性能发展的趋势,并对军事应用价值进行了展望.     

美国海军正在发展的水下探测系统

本文介绍了目前美国海军正在发展的几种水下探测系统。主要包括：先进可展开系统（ADS）,商用现成技术固定式分布系统（FDS-C）,商用声学流行技术快速嵌入计划（A-RCI）,潜艇拖曳阵系统（TB-29A）和无人水下航行器(UUV)。     

Analysis of hydrodynamic characteristics of unmanned underwater vehicle moving close to the sea bottom

The accurate research on the hydrodynamics of unmanned underwater vehicle (UUV), which moves close to the sea bottom, has a great significance for its maneuverability. The structured grid of the computational models with different distances to the sea bottom and attack angles is generated by Ansys ICEM, and the flow field near the sea bottom is simulated using CFX. The characteristics of the drag, lift, pitching moment influenced by the distance to sea bottom and the attack angle are studied. The result shows that the drag coefficient increases with the decrease of distance, while it increases with the increase of attack angle. There exists attraction force when UUV moves close to the sea bottom, and the attraction force increases with the decrease in distance. The lift coefficient increases with the increase in attack angle. The absolute value of the pitching moment coefficient increases with the decrease in distance and the increase in attack angle.     

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.     

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.     

多枚声诱饵协同对抗水下声自导航行器决策方法

针对大型舰艇或舰艇编队机动性能差,且单枚声诱饵对抗效果差等问题,分析多枚声诱饵协同对抗水下声自导航行器使用方法,通过舰艇、声诱饵和水下声自导航行器间的运动几何关系,建立多枚声诱饵协同对抗数学模型,利用蒙特卡洛仿真对比分析纯机动、使用单枚声诱饵和多枚声诱饵不同对抗决策方法对水下声自导航行器捕获概率的影响,证明所提方法正确有效。     

基于物理声学法的目标双基地散射场计算

运用物理声学法预报水下目标双基地散射特性时,由于忽略了阴影面对散射场的影响,存在随着分置角的增大计算误差越来越大的缺点。针对这一问题,提出对目标表面散射积分区域进行修正的方案,从而将物理声学法的适用范围推广到任意分置角。对刚性球体和有限长柱体的散射特性计算结果表明:文中所提出的方法提高了目标大分置角声散射特性的计算精度,可以用于水下目标双基地散射场预报。     

基于集对分析方法的UUV威胁评估

UUV威胁评估问题是典型的不确定性军事问题,构建了多因素影响条件下的UUV威胁等级评估层次框架,利用集对分析方法以定量的形式对威胁评估问题进行了研究,针对UUV执行某种特定战术任务的简化情形进行了仿真计算,结果具有相当的可信性。     

水下激光成像系统在反蛙人侦察中的应用

水下激光成像系统作为一种主要的水下光电侦察装备,具有抗干扰能力强、探测距离远、成像质量高等诸多优点,可用于探测水下多种类型的目标。针对水下激光成像系统的反蛙人侦察应用问题展开研究,介绍了水下激光成像系统反蛙人侦察的技术、特点和现状,重点研究了水下激光成像系统几种典型的反蛙人侦察使用方法,并对今后水下激光成像系统反蛙人侦察的发展趋势进行了分析。