水下主动电场面形阵列布置及成像方法研究

随着人们对海洋资源的不断开发,水下探测技术的所需要求越来越高,为了综合解决水下黑暗复杂环境快速探测成像需求及装置安装便捷性问题,对一种水下主动电场探测阵列布置及其成像方法进行了研究。主要依据水下主动电场定位探测原理,仿照弱电鱼探测活动进行阵列布置,通过搭载发射电极与接收电极阵列模仿弱电鱼电场发射器官与电场接收器官实现目标探测。使用 FFT 处理信号得到各接收电极的幅值, 通过差分得到水下阵列接收信号的强度变化,再运用插值算法画出阵列强度图从而对目标物体进行二维成像。 实验对不同形状的金属物体进行探测并成像,验证了方法的可行性与有效性。     

水下电磁探测技术的发展现状

首先阐述了水下电磁探测技术的现实意义,之后介绍了国外水下电磁探测、预警系统的研究现状,以及电场传感器、磁场传感器的性能指标。通过对国内水下电磁探测技术的发展历程以及与国外的差距进行分析,指出未来水下电磁探测系统集成化、智能化、系统化、无人化、多元化和网络化的发展趋势。     

运动目标的主动声探测脉冲回波信号波形重构

水下主动声探测是水下目标探测的主要技术之一,其目标回波信号的模拟技术对水下作战防御、声呐和水中兵器以及水下目标探测系统的研制、实战操作训练等多项国防及民用领域具有十分重要的作用。 针对常见的 CW 和 LFM 主动声探测信号,开展了运动目标回波信号波形的重构技术研究。 在捕获得到主动声探测脉冲的条件下,利用“波形存储重发”的基本方法,根据运动目标相对运动速度,重新设置回波信号采样频率,从而实现宽带回波信号(LFM 信号)及窄带回波信号(CW 信号)的多普勒频移模拟。 根据目标回波时延信息,给出了目标回波时延重构模拟方法,并根据不同目标类型和入射方位给出了目标强度参数设置的参考。     

基于声场模型的猎雷声呐探测成像仿真方法

针对猎雷声呐对水雷目标探测仿真问题,提出一种基于运动学信息与水下声场传播耦合分析的探测成像仿真方法。利用Bellhop3D声场分析方法对水下声信道信号冲击响应进行计算,结合信号复分析方法得到信号传播信道参数以构建声散射模型,以运动耦合方式综合分析声呐搭载平台位置、姿态及速度等因素对回波信号的影响,通过综合考虑上述因素来模拟目标回波信号,从而利用较为真实的等效回波信号进行图像重构。以高频前视声呐为例,对声呐探测沉底水雷目标情况进行了仿真,结果表明,该方法能够得到高频声呐对沉底水雷目标的探测图像,与实际情况具有一致性,可为进一步构建反水雷相关模拟仿真训练系统提供参考。     

机载激光雷达浅水小目标探测技术综述

阐述了机载激光雷达水下探测的原理与发展,包括激光雷达水下探测原理和激光雷达水下探测发展历程。对主要机载激光雷达水下探测系统进行了详细的分析,包括主流机载激光雷达测深系统及其发展趋势。在浅水小目标探测关键技术方面,对高功率密度激光器技术、高性能水下光学系统、大视场快速成像技术、小目标自主识别与精确定位技术和轻小型化技术等进行了剖析和总结。为进一步推进激光雷达水下高精度目标探测技术的发展提供参考和依据。     

基于虚警函数的侧扫声纳水下目标实时检测方法

研究了侧扫声纳系统进行水下目标探测过程中目标信号的检测问题。通过分析海底回波信号的统计模型及其参数的估计,讨论了目标信号对统计模型拟合的影响规律,提出了侧扫声纳回波信号虚警函数和虚警率的概念,及其对Ping信号中目标信号的检测方法。算例结果表明,回波信号的三种分布模型中K分布拟合程度最优,在相同虚警率的条件下,基于K分布的虚警函数目标检测率最高。该法可为侧扫声纳回波信号中目标的实时报警提供技术支撑。     

一种新型水下声学浮标在目标探测中的应用

针对海上目标探测问题, 将矢量水听器和Argo浮标相结合, 可构建一种具有水中目标探测能力的新型水下声学浮标平台。该浮标平台可多次上浮和下潜, 具有在位时间长、隐蔽性能高、成本低等特点, 单台水下声学浮标即可实现海上目标探测, 利用多台水下声学浮标可快速形成大面积区域覆盖能力。为进一步验证水下声学浮标对海上目标探测性能, 2019年8月在南海海区开展了多台水下声学浮标海上试验, 数据处理结果表明: 南海夏季典型声速剖面下, 水下声学浮标对船长42m航速8.4kn的水面航船目标最远探测距离可达13.8km, 目标估计方位均方根误差最优可达5°, 在水面航船距离最近的1.9km处, 目标估计方位标准差可达2°。     

一种水下声学探测浮标的设计与实现

介绍了一种水下声学探测浮标的设计及实现。该浮标基于国产北斗 Argo 浮标搭载水声探测载荷,能够在水中自主沉浮,并实现对水声通信信号探测,发现目标后,通过北斗卫星传输目标的相关特征信息。该浮标能够实现设备程控沉浮、自我定位、卫星通信、水声信号检测识别、数据记录、信息显示等功能。 可广泛用于重要航道、演习区域等海域的水下安全排查,掌握水声通信网络布设及分布情况,为我重要军事行动提供决策依据。     

单舰双声呐对鱼雷交叉定位误差分析

目前鱼雷武器仍是水面舰艇在未来战场上的主要威胁之一,而鱼雷位置信息的获取对鱼雷防御具有至关重要的作用。随着声呐探测系统性能不断提升,舰壳和拖曳式声呐也可在较远距离上探测到来袭鱼雷方位信息,因此基于双声呐测向信息可以对鱼雷位置进行交叉定位。通过建立典型测量误差下的误差空间分布模型,仿真分析了常规交叉定位算法目标定位误差空间分布情况。针对测向方位这一主要定位误差影响因素,提出了基于测向方位滤波的交叉定位算法。动态场景下的仿真结果表明：该算法可以有效提高鱼雷目标定位精度。该研究可为利用单舰双声呐系统对鱼雷目标进行定位提供依据。     

基于分层图像复原的水下目标距离估计

水下目标的距离估计对于水下作业有着十分重要的意义。目前常用的距离估计方法无论是光测距还是声测距都对于设备有很大的依赖性,本文提出一种基于复原技术的距离估计方法,通过建立水下退化图像的分层复原模型并利用清晰度评价函数,根据对图像清晰复原时的参数估计实现目标距离估计。这种方法紧需要单幅水下图像就可实现目标整体距离估计。文中通过实验验证了该方法的有效性。