潜艇精细回波特征在鱼雷自导中的应用

摘要

水下目标回声中包涵了目标固有的特征信息,为声纳和鱼雷捕获目标、识别目标、精确攻击目标提供了重要的判断依据。鱼雷是当前各个国家海军装备的主要水中兵器,它能够通过自身的声自导系统获取目标回波信息解算出目标的当前参数(距离、速度、方位、尺度大小等),选择最优方式对目标进行攻击。随着微电子技术和大规模集成电路的应用,鱼雷技术得到了快速发展。现代海战中,随着智能鱼雷的出现,大型水面舰艇和潜艇遭受鱼雷武器攻击的概率和破坏程度也随之增大。基于潜艇精细回波特征在鱼雷自导中的应用展开仿真预报研究对实际工程应用有着重要的指导价值。
　　本文选取Benc hmark潜艇作为研究对象,对其回声特性进行了理论预报研究和实验验证。整篇文章以工程应用为主导思想,把理论研究与工程应用紧密结合在一起,以解决具体实际问题为目标。具体研究内容有如下三个方面:
　　(1)目标回声强度是主动声纳方程和鱼雷自导系统中的重要参数,其具有很强的方向性且变化剧烈。对于运动目标来说,由于两者相对运动引起入射声波方向发生改变导致目标回声强度剧烈起伏,研究其起伏规律对于鱼雷和潜艇双方都具有重要意义。基于鱼雷末段导引规律和有限波束扇面对运动潜艇目标回声特性展开研究更贴近实战,更有现实意义。
　　(2)水下目标亮点信息是水下声自导武器尺度识别和精确攻击的重要依据。以声纳线列阵和鱼雷自导平面阵为出发点开展水下目标数学成像仿真研究,探索水下复杂潜艇精细回波特征。研究遵循从简单目标验证再过渡到复杂的潜艇目标数学仿真的思路,对比了复杂潜艇目标二维声图像和三维声图像之间的区别和差异,并总结分析得出:当被测目标处于近场条件时,水下复杂目标不能被视为一个点目标来处理,近程多波束平面阵三维成像在水平方向和垂直方向上具有很强的分辨能力,可以通过目标的三维声图像解算出潜艇目标的要害部位。
　　(3)对目标尺度进行有效估计是当前水声识别技术的一大难点,也是水下声自导武器系统和主动声纳探测重点攻克的课题。目前水下目标尺度识别的方法,有的只能粗略估计目标纵向水平尺度,或是仅仅判别点目标和尺度目标,无法给出目标具体尺度估计。本文从研究潜艇目标强度分析入手,统计出潜艇目标强度随角度变化起伏概率分布规律,通过选取不同估计模型对潜艇尺度进行估计,估计目标尺度结果具有较高精度,为水下目标尺度估计开辟了一条新途径。
　　(4)实验:通过对Benchmark潜艇模型实验结果和理论仿真对比研究,理论预报与实验结果吻合很好,为理论预报在工程中的应用奠定了坚实的实验基础。

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第一章 绪论

1. 1引言

1. 2目标回声特性研究意义

1. 3目标回声特性现象

1. 4本文需要解决的主要问题

1. 5本文主要内容

第二章 潜艇回声强度在鱼雷弹道中的应用

2. 1引言

2. 3算法验证

2. 4鱼雷导引弹道下运动目标回声强度的计算

2. 5本章小结

第三章 潜艇在鱼雷自导平面阵中声图像仿真

3. 1引言

3. 2波束形成技术

3. 3目标近程回波空间声成像

3. 4目标近程回波三维声成像仿真算例

3. 5本章小结

第四章 潜艇目标强度测量序列在鱼雷二维尺度估计的应用

4. 1引言

4. 2目标强度随方位角变化特性分析

4. 3椭圆柱模型

4. 4椭球模型

4. 5本章小结

第五章 缩比潜艇模型实验

5. 1引言

5. 2实验测量仪器及模型

5. 3实验内容和测量方法

5. 4实验处理结果

5. 5本章小结

第六章 结束语

6. 1主要工作与创新点

6. 2后续研究工作

参 考 文 献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文