2021, 4(3):160-166. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.001
摘要:信息优势是未来决定战场胜负的决定性因素之一,战场目标情报的获取、处理、应用等研究是现代军事信息技术发展的基础。目标特性数据是国防大数据建设和战场信息保障的重要组成部分,目标特性数据服务保障几乎贯穿于作战中侦、打、防、控、评等全过程。以作战需求为牵引,研究目标特性数据应用问题,在分析国内外目标特性技术发展与应用现状的基础上,分析了目标特性数据在目标识别、目标指示、 指挥决策、毁伤效果评估等作战环节的应用前景,提出了战场目标特性数据建设和应用中亟需解决的技术难题,对目标特性数据采集处理、技术研究、生产建设、管理和作战使用等具有指导意义。
2021, 4(3):167-174. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.002
摘要:针对可扩展孔径阵方位估计误差在工程使用中受装载平台影响大的问题,开展建模仿真与实验研究。基于一种装载于移动无人平台的双层圆柱形孔径可扩展的多元线列阵开展建模,根据实际使用的场景和安装平台,设计了具备时延补偿功能的波束形成算法和自适应姿态补偿算法。通过仿真分析和实验验证, 证明该方法可有效减小该种可扩展孔径阵的方位估计误差,并且具有较好的稳定性。
2021, 4(3):175-182. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.003
摘要:现有的分布式定位系统节点布局研究主要集中在 2 个方面:1)基于理论推导,采取最佳战略布局一些特殊点,推导模型十分复杂,不具有普遍的实用性;2)按照一定的原则,将节点布局问题转化为最优化问题,借助智能优化算法寻优迭代逼近最佳布站策略,该方法具有普遍适用性。可采用智能优化算法进行计算。通过使用 BELLHOP 模型对水声信道进行仿真研究,模拟海洋环境,基于 TOA 算法进行加入海洋声线模型的自适应遗传算法节点最优布局仿真研究。由于声线弯曲造成的信号传递函数的改变,引起了信噪比的改变,最终导致了待优化函数系统误差的 CRLB 的改变,使此方法适用于分布式节点海洋环境优化布局。
2021, 4(3):183-187. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.004
摘要:在分析国内外海面环境下舰船目标电磁散射特性测试建模技术研究现状和海面环境下舰船目标电磁散射特点的基础上,提出了一种“半确定性”的海面环境下舰船目标的电磁散射特性建模仿真计算方法。 该方法可以在不具备外场全尺寸测试或造浪条件下电磁缩比试验条件时,以一定的置信度获取海面舰船的耦合电磁散射特性,为研究海面舰船雷达隐身设计验证提供支撑。
2021, 4(3):188-194. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.005
摘要:舰艇目标航行时往往向水中辐射大量线状谱结构的声波信号,线谱信号检测对舰艇目标的被动探测至关重要。实际水下环境噪声常表现为时域非平稳噪声,常规离散傅里叶变换类线谱检测方法时域积分时,不可避免会引入非平稳噪声背景中出现的短时强干扰噪声,使积分结果中线谱信噪比大幅降低,线谱检测性能急剧恶化。为解决上述问题,对分段离散傅里叶变换结果进行幅度归一化,补偿分段线谱信号间相位差,提出了一种非平稳噪声背景下的线谱相干检测方法。仿真结果表明,相比常规 DFT 类线谱检测方法,所提方法能够降低时域非平稳背景噪声起伏影响,具有更优的非平稳噪声背景下线谱检测性能,并能获得对线谱信号的相干处理增益。
2021, 4(3):195-205. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.006
摘要:近年来,水声通信技术已经被广泛应用于海洋环境观测等方面,但可预见的,在未来发展趋势下,以半双工体制为主的水声通信网络,将会无法满足日益增长的水下信息交互需求。带内全双工水声通信技术可以在相同的通频带内,同时发射和接收通信信号,理论上可将现有的频谱效率提高 1 倍,在水声信道可用频谱资源严重受限、水下信息交互需求激增的背景下具有极高的研究意义与应用价值。因此,带内全双工水声通信技术已逐渐成为了目前水声通信领域的研究热点之一。简要介绍了目前无线电及水声通信背景下的带内全双工技术研究现状,对带内全双工水声通信面临的主要挑战进行了论述,并结合目前现有研究成果与实际工程应用中的难点问题,提出了几种可行的研究方向。
2021, 4(3):206-210. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.007
摘要:深海空间站在母船伴随保障时面对恶劣天气存在安全风险及水下多平台作业低效的问题,传统的单一的保障船模式仅依靠超短基线等水下定位方法,水下平台定位速度慢、误差大、相互感知协作困难, 已无法满足要求。提出了一种基于通信信标的深海水声定位方法,采用宽带扩频通信进行时延估计,然后利用已建立的等效声速表查找等效声速,完成声线修正,从而提高了深海水声定位精度。并在实验室进行了深海水文条件下估计目标运动轨迹仿真,仿真结果表明该方法能够有效的提高水声定位精度。
2021, 4(3):211-215. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.008
摘要:利用主装药的化学痕迹特性,应对水下爆炸物跟踪与定位技术需求,建立了仿真模型,完成模拟 UUV 在水中环境对化学羽流追踪及源头定位的过程。所建模型可以通过更改流场信息、羽状物扩散条件等方式,形成不同形式的化学羽流,模拟出不同环境下的化学羽流运动特性。通过水中仿真实验,验证 UUV 采用追踪方法对不同环境下的化学羽流追踪和定位的有效性。
2021, 4(3):216-220. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.009
摘要:水声遥控节点的遥控接收装置,需在水中超长时间待机,迫切需要对遥控接收装置进行低功耗设计。讨论了遥控接收装置低功耗设计的实现方法,详细地研究了源程序级、算法级及编译级算法优化方法, 经过优化处理所产生的目标代码占空间更小、执行速度更快,可以实现高效、快速的低功耗信号处理,提高设备的使用寿命、效率和工作时长。
2021, 4(3):221-226. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.010
摘要:通信节点之间相对移动产生的多普勒频率变化将会造成正交频分复用(Orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)系统子载波干扰,影响 OFDM 通信系统性能。针对由收发端相对运动引起的子信道干扰,提出了 PEMD-WFFT(Pilot Empirical Mode Decomposition -Wavelet FFT)自适应均衡算法,该算法使用相干检测方法分离信号中心频率处的频偏分量,并使用 EMD 技术分解相干检测处理后的信号频率分量, 进而估计出多普勒引起的信号频偏,随后用 WFFT 多普勒抑制算法补偿残余多普勒。采用差分相干检测技术联合自适应随机梯度算法获得信号重构过程中的抽头系数,该方法具有良好的导频性能和信道追踪能力。与 WFFT 算法相比较,可以补偿更大的移速带来的多普勒频偏。最后进行了算法仿真,并做了水池实验初步检验了算法的可行性。
2021, 4(3):233-237. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.012
摘要:目前潜艇作战系统数字孪生体的有关研究并不多见,在对数字孪生技术概念内涵进行描述的基础上,结合潜艇作战系统全寿命周期,对其数字孪生体的军事应用需求进行了深入分析,提出了有关应用面临的问题并探讨了解决思路及方法,可为潜艇作战系统数字孪生体的方案设计提供参考借鉴。
2021, 4(3):238-243. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.013
摘要:为了获取更多的水下信息,提高声呐的探测和识别能力,设计高频宽带换能器是极为重要的。 匹配层技术是拓宽换能器带宽的有效方式。从理论上对匹配层拓宽换能器带宽的机理进行了分析,并利用数值计算和有限元仿真分析了匹配层对换能器性能的影响。结果表明:随着匹配层层数增加,换能器的谐振峰数目增加,峰与峰之间通过耦合能够实现拓宽带宽的效果。通过有限元仿真指导制成中心频率为 187.5 kHz 的双匹配层宽带换能器,其最大发送电压响应为 150.3 dB,–3 dB 带宽为 145 kHz。
2021, 4(3):244-251. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.014
摘要:针对声学覆盖层脱落问题,首先以均匀分层介质理论建立覆盖层脱落模型,在垂直入射和斜入射条下,将解析解与数值计算结果进行相互验证,并计算脱落介质和脱落层厚度以及入射角度对复合结构反射和透射性能的影响。计算结果表明:脱落层介质对结构的透声性能影响较大,脱落层为空气时频响曲线变化显著,透射系数趋于 0。就反射系数而言,不同入射角度下,脱落后反射系数有所增大;水层较空气层而言对入射角度的变化敏感。
2021, 4(3):252-256. DOI: 10.19838/j.issn.2096-5753.2021.03.015
摘要:以欠驱动自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)为试验平台,提出了一种水平面动力定位控制方法。根据自研 AUV 平台的运动执行机构配置,针对其欠驱动特性设计运动控制器,控制纵向推力与转艏力矩,经过路径跟踪与区域镇定两个阶段,使航行器先沿预设路径快速接近目标点,再低速逐渐调整水平位置,最终在该点附近小范围内保持悬停。结合试验数据证明:航行器可抵达并稳定在目标点附近 2 m 范围内,并且在受到外力扰动偏离后能够重新返回,从而验证该动力定位控制方法的有效性。