微弱信号源的和波束定向方法与分裂波束定向方法的性能比较

本文讨论水下辐射噪声源的精确定向问题，给出被动声纳和波束定向与分裂波束定向方法的性能比较。指出在一定信噪比下，分裂波束精确测向技术比和波束定向技术具有较高的定向精度。但是，随着信噪比的下降，两者趋于一致。推导了估计定向精度的分析表达式，给出在直线阵和圆弧阵情况下，延时估计和声源入射角偏差之间的换算公式和数值模拟结果。同时给出数字式声纳用以计算入射信号左波束和右波束数据的互谱来实现分裂波束定向的方法。     

分布式矢量传感器对宽带源被动定位的方法研究

本文给出了两种基于矢量传感器的被动定位方法。一般来说，对目标进行被动定位可以通过方位信息或时延信息来实现。单个矢量传感器就可以实现目标方位估计，而对多个矢量传感器接收的信号进行互相关运算即可得到目标对各矢量传感器的时延信息。本文先给出了利用方位信息进行被动定位的方法，然后给出了利用分布式矢量传感器进行方位一时延信息联合被动定位的新方法，并通过仿真分析对这两种方法的定位性能进行了比较。     

矢量水听器线阵和弧线阵抗左右舷模糊性能分析

针对线阵声纳左右舷模糊问题,建立了基于矢量水听器直线阵 和 两种信息处理模式以及标量水听器弧线阵不同布阵方式的抗左右舷模糊性能数学模型,分析了不同布阵方式以及不同信息处理模式的抗左右舷模糊性能,并进行了仿真计算。分析和仿真结果表明,矢量水听器直线阵和标量水听器弧线阵在分辨左右舷性能和观察范围上各有优势。矢量水听器直线阵虽然可分辨左右舷且在作用距离上具有优势,但由于在一定扇面内分辨左右舷是依靠声纳方位历程图的明暗差异,在多目标情况下易造成声纳观察上的干扰;具有一定弧心角的标量水听器弧线阵,可以在更宽的扇面内具有抗左右舷模糊能力,但其以减小观察范围作为代价。     

矢量线阵和标量弧线阵抗左右舷目标模糊性能分析

针对线阵声纳左右舷目标模糊问题,建立了基于矢量水听器直线阵p+v_c和pv_c两种信息处理模式以及标量水听器弧线阵不同布阵方式的抗左右舷目标模糊性能数学模型,分析了不同布阵方式以及不同信息处理模式的抗左右舷目标模糊性能,并进行了仿真计算。分析和仿真结果表明,矢量水听器直线阵和标量水听器弧线阵在分辨左右舷性能和观察范围上各有优势。矢量水听器直线阵虽然可分辨左右舷,但由于在一定扇面内分辨左右舷是依靠声纳方位历程图的明暗差异,在多目标情况下易造成声纳观察上的干扰;具有一定圆心角的标量水听器弧线阵,可以在更宽的扇面内具有抗左右舷目标模糊能力。     

一种机载光电平台下基于几何模型的被动定位方法

现代军事冲突中,光电对抗技术得到了越来越广泛的应用,隐蔽性也是战机不可忽略的重要一环。由于发射电磁波测距容易暴露自身位置,而单站无源或被动定位技术具有体积小、自身隐蔽性好和机动性高等诸多优点,因此它在现代战争中具有重要的应用前景。按照先定位后测距的思想,从对单机载被动定位算法的角度出发,通过在大地坐标系下建立三种几何模型对比分析了所提方法与传统被动测距方法在解算速度和精度上的差异。通过对机载目标实际应用场景进行建模设计,两种算法分别在高度2 500 m、解算频率500 Hz情况下对俯仰角进行滤波后解算有效返回距离值,实验对比得出所提被动定位算法比传统被动测距方法的计算复杂度大幅降低,平均解算时间提升约56.91%,极大增加了机载目标解算频率,节省了更多计算资源,同时还保证了定位精度稳定性,能够满足实际使用需求。     

空间近距离非合作目标的光学主被动复合探测

以天基空间目标探测研究为背景,提出了一种空间近距离非合作目标的光学主被动复合探测系统。该系统由扫描和凝视两套被动成像子系统和一套主动激光雷达子系统组成。两套成像子系统的配合能实现大范围搜索,高精度定向及目标的识别、跟踪,克服了以往空间探测器在设计中存在的大视场与高分辨率的矛盾。激光雷达子系统具有对目标精确测距、测速的能力,再配合被动成像子系统给出的目标方位信息,使整套系统可对空间目标进行球坐标定位,计算其轨道参数。在假定条件下进行了系统设计举例,分析了设计中的各个关键技术,给出了系统相应的关键设计参数。为星载光学探测系统设计提供了一种新思路、新途径。     

红外单站被动定位技术速度更新算法研究

针对红外单站被动定位技术中空中机动目标的运动速度不断变化这一实际情况,提出了一种基于红外相机运动特性的对目标的运动速度进行实时更新的校正算法.该算法克服了大多基于匀速直线运动这一空间模型的红外单站被动定位方案目标速度不变的缺点,客观地反映了空中机动目标的实际运动状况,不仅能对目标的运动速度进行实时准确的更新校正,而且可推演出一种新的红外单站被动定位算法,对推动红外单站被动定位技术的工程实用化进程具有重要的意义.     

基于水声信道传播特性实现三元阵三维定位研究

三元阵通常被用来完成测距任务,要实现三维定位需要与其他设备合作或增加阵元数来完成。针对常规三元阵三维定位问题,本文基于水声信道传播特性,通过虚拟阵元实现三元阵的全方位被动三维定位;同时,本文通过对三元阵进行非直线布阵来解决直线三元阵对 轴方向定位的左右模糊问题,实现全方位三维定位。数值分析和仿真表明该方法能够很好的完成三元阵全方位三维定位问题,尤其对浅海近程目标。     

一种水下三维被动定位技术

本文给出了一种三维被动定位方法。该方法利用三元水平阵和二元垂直阵实现对目标的三维定位。由三元水平阵首先求得目标斜距和目标方位,在此基础上利用垂直阵估计目标深度坐标,最后综合已有测量结果来求解目标水平坐标。本文还通过仿真分析了该方法的定位性能。     

单、双站被动定位技术在军事探测中的应用

根据红外辐射在大气中的传输特点,导出了利用消光系数对空中目标进行定位的公式,给出了空中目标在有相对运动时的单站无源定位,和目标在无相对运动时的双站交叉定位方法,即:利用两台相同的红外告警器对来袭目标进行定位的方法.这两种被动定位方法可以应用于二炮阵地系统的红外告警.     

海洋声场中分布式无源定位系统的节点配置方法

为了提高海洋声场中分布式无源定位系统的定位精度,提出一种基于自适应遗传算法的节点配置方法。首先,基于到达时间TOA(Time of Arrival)定位算法推导出均匀物理场与海洋声场中定位误差的CRLB(Cramer Rao Lower Bound)。之后,利用BELLHOP模型对海洋声场进行建模,获得任意位置处目标声源与节点接收信号相关的传递函数并对等效声速进行计算.以目标声源在观测区域内服从均匀分布为例,将定位误差的平均CRLB最小为优化准则,采用自适应遗传算法对节点进行优化配置。结果表明,该方法能够有效降低海洋声场中分布式无源定位系统的定位误差,并给出定位误差随节点个数增加呈非线性递减的变化趋势,可为工程应用提供理论指导。      

Linearized iterative method for determining effects of vessel attitude error on single-beacon localization

Single-beacon localization is an advanced (and relatively new) acoustic localization technique. The traditional single-beacon uses non-linear trajectories to localize underwater vessels, which has notable drawbacks in actual underwater operations. To mitigate the limitations associated with non-linear trajectories, we developed an innovative single-beacon localization with linear trajectories. The traditional linearized least square method is not suited to linear trajectories, so we developed a linearized iterative method that includes a virtual long baseline array to analyze the effects of vessel attitude error on single-beacon localization results. We simulated the forward velocity, number of beacons, distance measurement period, and vessel heading impact on horizontal localization. The results showed that according to the proposed analysis method, localization precision is strongly dependent on vessel attitude error.     

格林函数解卷积处理的阵不变量浅海无源定位

水下声源无源定位是声呐技术重要的研究方向.针对水下声源无源定位问题,本文提出了一种基于格林函数解卷积处理的阵不变量无源定位方法.该方法使用盲解卷积算法从水平阵接收信号中提取时域格林函数,然后采用空域解卷积方法处理得到的时域格林函数,获得波束时间偏移,从波束时间偏移中计算得到阵不变量,解算目标距离,从而实现声源定位.区别...     

水下目标被动测距的一种新方法:利用波导不变量提取目标距离信息

水声学中波导不变量的研究是近30年来引人注目的课题之一。水下目标辐射噪声的直达波和海面、海底反射波之间的干涉现象中隐含有下水目标的距离信息。提取这种距离信息就为水下目标的被动测距提供了一种新的途径。理论分析和实际海试都证明,甚至单水听器的LOFAR(Low Frequency Analysis Record)图都隐含着目标的距离和运动信息。本文给出利用波导不变量提取目标距离信息的理论推导,证明了在形成干涉条纹的外界条件具备时,利用多个水听器构成的基阵也能以较大增益提供目标距离信息。虽然组成基阵的每一水听器出现干涉条纹的条件是有差异的。这种差异在波束成形时可以加以利用和补偿。本文提出的理论和部分仿真、海试结果为水下目标被动测距和目标识别提供了一种新的途径。      

A new method of passive ranging for underwater target:distance information extraction based on wave guide invariant

The study of wave guide invariant in underwater acoustics is one of attracted topics in recent 30 years.The interferences of direct wave and reflect wave from sea surface and sea bottom of underwater target radiated noise inherent the information of target distance.Extraction of these distance information will provide a possible new way in passive ranging for underwater target.The theoretical analysis and the results of at sea experiments show that the LOFAR(Low Frequency Analysis Record) figure inherently contains the range and moving information of passive acoustic sources,even in the situation that the receiver is only one single hydrophone.The theoretical analysis of extraction of target distance information by using wave guide invariant is presented in this paper.It is shown that,based on the interference striation pattern of target,the hydrophone array system is possible to extract the distance information with quite high array gain.Although the mathematical constrain conditions in forming interference striation pattern are different for individual array element,but it is proved that the differences of time delays between array elements can be used in compensation of beamforming.The theoretical analysis,system simulation and some results of at sea experiment show a new way in passive ranging and target recognition.     

二级Kalman滤波的被动声定位后置处理方法

阵列定位的计算结果中往往存在大量的野值,需要用后置处理方法从结果中选取真实目标信息。本文提出了一种基于Kalman滤波的二级后置处理方法,建立了相应的滤波模型,并对主要参数进行讨论选取,同时给出了外场实验结果。结果表明此方法后置处理效果明显,并可以满足系统实时性的要求。     

Robust adaptive matched field processing with environmental uncertainty

The main challenges on detection and localization of quiet targets in littoral regions for passive sonar are the complicated acoustic propagation and the prevalence of loud ship interferences on the surface. Adaptive matched field processing can provide the ability to null surface interferences, but the mismatch between the computed and actual array steering vectors due to environment uncertainty, and the motion of both targets and interferences can result in loss of array gain significantly. To address the problem of environmental mismatch and target motion, a robust motion compensation algorithm and a system scheme for adaptive matched field processing have been developed. Both Numerical simulation and analysis of experimental data demonstrates that the robust AMFP scheme could suppress surface loud interferences and improve the detection performance for underwater weak moving targets in complex shallow water.     

基于组合线阵的近程运动小目标被动定位跟踪

针对水下运动小目标被动探测与定位问题,提出了分段组合子阵联合处理探测方法,各探测子阵采用相互垂直结构布局,克服了单阵方位模糊及无法定位等问题。研究了分段组合子阵的宽带最小方差无畸变失真响应近场聚焦目标定位方法,实现了近程蛙人等水下小目标被动高精度定位。在此基础上,采用卡尔曼滤波算法对目标运动轨迹进行预测估计,将目标定位信息与跟踪轨迹信息进行匹配,实现高背景噪音下的运动小目标的跟踪处理。理论分析及仿真结果表明,分段子阵联合处理能有效对水下运动小目标进行定位和跟踪,海试试验进一步验证了该方法的有效性。