潜艇回波亮点模型的数字仿真

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基于亮区-亮点模型的水下近场目标回波建模方法

基于亮区-亮点模型的水下近场目标回波建模方法关震宇;李杰;牛三库【摘要】考虑工作在近场区的水中兵器声探测系统目标特性建模的需求，提出了一种基于亮区-亮点模型的水下近场目标回波建模方法。

本方法首先对目标物进行面元划分，使得每一个面元相对于换能器均工作在远场区，之后通过换能器的指向性确定目标物属于亮区的面元，最后应用亮点法对于每个面元的回波进行预测并叠加，最终获得水下近场目标物的回波信息。

本文通过对椭球目标物进行建模，且模拟了其在侧弦90°入射和侧弦30°入射2种情况的回波，并与真实情况下回波信号进行对比，结果显示，采用该方法所建的模型在近场情况下可有效模拟回波的幅值、时延和脉宽等信息，并对于回波波形具有一定的模拟精度。

%To meet the demand for target characteristics modeling of acoustic detection systemfor underwater weapon in near field, we propose a modeling method of target echo in underwater near field based on the highlight zones-highlights model. Firstly, the target is divided into a series of surface elements in order to ensure each element is located in the far field regionof a transducer. Then, the directivity function of the transducer is used to determine the surface elements which are located in the highlight zones of target. Finally, a highlights model is established to achieve the information of target echo by predicting and accumulating the echo of each surface element in highlight zones. A tank experiment is carried out to analog the ec hoes of an ellipsoidal target in 90°and 30°incidences at side board, and a group of real echoes is achieved. In addition, a simulation is also carriedout to compare the results with the experimental ones. It is concluded thatthe proposed model can simulate the amplitude, time delay and pulse width of the echo effectively, and it can simulate the echo waveform with certain accuracy.【期刊名称】《鱼雷技术》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】6页(P454-459)【关键词】声探测;亮区-亮点模型;近场目标;回波预测【作者】关震宇;李杰;牛三库【作者单位】北京理工大学机电学院，北京，100081;北京理工大学机电学院，北京，100081;北京理工大学机电学院，北京，100081【正文语种】中文【中图分类】TJ630.34水中兵器诸如主动声近炸引信等系统工作在近场区, 其基本工作原理是, 声引信通过换能器向海水介质发射声波脉冲, 经过海水传播, 由接收换能器接收目标返回的回波信号, 通过对回波信号的处理, 判断是否为真实目标。

基于BELLHOP模型的水中目标回波亮点特征建模与分析

第1"卷第1期2019年2月指挥信息系统与技术Command Information System and TechnologyVol. 10 No.1Feb.2019•实践与应用•do# 10. 15908". cnki.cist.2019. 01. 015基于B E L L H O P模型的水中目标回波亮点特征建模与分析"崔化超晏谢飞(中国电子科技集团公司第二十八研究所南京210007)摘要：水中目标回波亮点的时空特性是主动声呐进行目标检测、跟踪与识别的主要依据，由于水声环境复杂多变，回波亮点结构受环境因素影响较大。

建立了主动声呐目标回波的5亮点模型，并利用BELLHOP模型仿真复杂的水声传播环境。

在浅海正声速梯度、浅海负声速梯度和深海声道3种信道条件下，提取并分析了不同舷角下目标回波亮点的时空特性。

仿真结果表明，该模型反映了不同声传播环境下的目标回波亮点特征变化情况，可为主动声呐的目标检测与识别提供支撑。

关键词：5亮点模型；BELLHOP声传播模型；亮点特征提取；时空特性中图分类号：TP391. 9文献标识码：A文章编号：1674-909X(2019)01-0080-05Highlight Feature Modeling and Analysis for Underwater Target EchoesBased on BELLHOP ModelCUIHuachao YAN Xiefti(The28th Research In stitute of C h in a Electronics Technology G roup Corporation,N anjing210007, C hina) Abstract:The spatial-temporal characteristics of the underwater target echo highlights are the basis of target detecting,tracking and identifying for the active sonars.Due to the changeable water acoustic environment,the e cho highlight structure is affected by the environment factors.Five highlights model for the active sonar target echoes are established plex water acoustic environment is simulated with the BELLHOP model.Under the three conditions of shallow sea positive sound velocity gradient,shallow sea negative sound velocity gra and deep sea channel,the spatial-temporal characteristics of the target echo highlights at differentshipboard angles are extracted and analyzed.Simulation results show that the model can the changes of target echo highlight features in different acoustic propagation environments,andprovide the target detection and identification of active sonar.Key words：five highlights model；BELLHOP acoustic transform model；highlight feature extraction；spatial-temporal characteristics〇引言回波信号是主动声呐获取目标特征信息的主要来源，建立准确的回波信号数学模型有助于目标检测、跟踪和识别方法的分析研究。

潜艇水下回转运动数学模型研究与仿真分析

潜艇水下回转运动数学模型研究与仿真分析潜艇水下回转运动是指潜艇在水下运动过程中，围绕自身垂直轴进行旋转的运动。

该运动是潜艇水下航行中一个非常重要的运动，不仅为潜艇抵消水下流体运动阻力提供了必要的动力，还可以调整潜艇航向及深度，提高水下机动性。

因此，研究和掌握潜艇水下回转运动规律及数学模型，对于潜艇水下航行具有重要意义。

一、数学模型的建立在建立潜艇水下回转运动数学模型前，需要根据物理模型建立模型的基本方程式。

在水下回转运动中，潜艇旋转的角速度越小，惯性力越小，当惯性力和水阻力平衡时，潜艇就保持平衡状态，故模型的基本方程式可表示如下：I*Ω'=-K1*Ω+K2*sin(δ)其中，I为惯性矩，Ω为潜艇绕垂直轴旋转的角速度，Ω'为Ω的导数，K1为阻尼系数，K2为转矩系数，δ为方向舵的偏角。

因此，水下回转运动的数学模型可以进一步推导出输出信号方程式：φ''+2ζωnφ'+ωn^2φ=λu其中，φ为潜艇绕垂直轴旋转的角度，ζ为阻尼比，ωn为固有振动角频率，λ为放大倍数，u为方向舵的偏角。

二、仿真分析为了验证潜艇水下回转运动的数学模型的正确性，可以使用Matlab等软件平台对其进行建模仿真。

在仿真分析中，需要输入潜艇的物理参数和运动参数，如潜艇的长度、直径、质量等，以及方向舵舵角、水流动力等因素。

接着，通过模型的基本方程式进行运动仿真分析，得到潜艇绕垂直轴旋转的角度变化趋势。

仿真计算模型可以通过以下步骤完成：1.输入系统的物理参数和运动参数，例如潜艇长度、直径、质量、舵角以及流体动力学参数等。

2.基于上述的保持平衡的基本方程式在MATLAB软件平台中构建模型，使其能够计算和输出潜艇绕垂直轴旋转的角速度和角度。

3.对模型进行数值计算，并分析潜艇旋转角度的变化，从而进一步验证模型的实用性。

三、结论和讨论通过数学模型的研究和仿真分析可以得出以下结论：1.潜艇的水下回转运动是受到阻尼系数、转矩系数以及方向舵偏角的综合作用而产生的。

舰船尾流回波信号建模与仿真

中气泡分布
结合表１中的数据与图ｌ的尾流中气泡分布曲线，通过积分建立在自导工作周期内ｍ随时间连续变化的关系。气泡的共振频率由下式：
１￣Ｒ／２ｒ
由式（）１可见，计算尾流回波声压的重点是对尾流散射
Ｊ ‰ ：：
㈩
（）５
ｒ
＝
÷ｃｔ
（）９
式中，（为气泡分布函数为空泡谐振频率为鱼雷尾ｎＲ）流自导系统工作频率。６为谐振时气泡衰减常数：
６一Ｋ＝２ｆＲｃＲｗｏ／
由此可得尾流回波信号声压公式：
（）＝２－ｕ０１／ｆＰｏ２－ｔ
信号的声压采用下式表示：
Ｐｌ：［ｂＯ咖），）］（）（，６（，螂ｎｓ１
收稿日期：００— —０２１０４４
—
修回日期：００—０２１６—１０
式中，０Ｐ为距发射阵ｌｍ处沿阵轴的声压，ａｒＰ；为散射点与
式中，Ｐ为大气压；Ｔ为摄氏温度为驰豫频率＝１９× ２．
ｌ０
“ 。代入各参数，计算衰减系数＝．ｄ／０１Ｂｍ。
Ｒｍ／
积分【ｂ，）（，）为发射器一接收器组合的（咖ｂ如
等效束宽，求解比较复杂。因此，本文假设声纳的发射器和接收器是无指向性的，即在主极大范围内ｂ＝ｂ＝１主极大范 ’ ，
表１不同气泡半径的ＵＲ（Ｊ值
声速ｃ的计算考虑到尾流气泡直径小于波长，又较各气泡间距离小，所以声速不会因气泡的存在受到太大的影响，采用雷诺公式计算：

基于亮点模型的水下目标近程回波仿真研究

ｃｕｔｕｊｃ．Ｆｒｔ，ｔｅｃｏｓｉｈｉｈｄｌｆｎｅｗａｅｒｅｓｓｎｒｄｃｄｅｏｄｙｈｌａｌｎｔｏｏｓｉｓｂｅｔｉｌｈｈｅｇｌｔｃｓｙｅｈｇｍｏｅｏｄｒｔｒａｇｔｉｉｔｏｕｅ．Ｓｃｎｌ，ｔｅａｒｅｔｈｄｕｔｐｎｅｍｅｍｅ
关键词尺度目标；亮点模型；板块元；亮点分布
ＴＢ６５６中图分类号
ＳｉｕａｉｎｏｈｏｓｆｏＵｎｄｒｍｌｔｏｆＥｃｅｒｍｅｗａｔｒＳａｉｒｅｓｅｃｌｎｇＴａｇｔｉｈｏｔＲａｇｓｄｏｇｉｈｏｅｎＳｒｎｅＢａｅｎＨｉｈｌｇｔＭｄｌ
采用板块元算法计算亮点的目标强度，同时结合面元的反射强度值和照射区域计算亮点位置，最后以一段圆柱体目标和一个简单形状的组合体目标为研究对象，进行了计算机仿真。仿真结果较好地体现了目标的回波结构，明采用亮点模型模表拟目标回波对于分析水下尺度目标的声学特性具有一定的应用价值。
（海军装备采购中心” 北京１０８）６３１队西安００５（８４部７０８）海军９８０部队青岛１０９（２４２６０）６４５
摘
要
水下尺度目标回声特性是水声学中的一个重要研究方向。该文首先介绍了尺度目标近程回波的多亮点模型，
ｃｅｔｏｌｎｒｅｅｎｎｈｅｌｃｉｎａｅ．Ｉｈｎｎｉｆｉｙｉｄｒｍｏｅａｄａｓｍｐｅｓｂｒｎｄｌｒａｅｉｎｆｐａａｌｍｅｔａｄｔｅｒｆｔｒａｎｔｅｅｄａｎｉｔｃｌｅｄｌｎｉｌｕｍａｉｅｍｏｅｅｔｋｎｅｏｎｅｎａａｈｘｍｐｅｓｔｅｅａｌ．Ｎｕｒｃｌｃｌｕａｉｎｉｐｅｅｔｄ，ａｄｔｅｒｓｌｈｗｈｔｔｅｍｅｈｄｃｎｗｅ１ｅｂｄｈｃｏｓｓｒｅｍｅｉａａｃｌｔｓｒｓｎｅｏｎｈｅｕｔｓｏｔａｈｔｏａｌｍ０ｙｔｅｅｈｅｔｕ — ｓ

潜艇水下回转运动数学模型研究与仿真分析

ｌａｙｓａｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｓｔｕｄｙｏｆｓｕｂｍａｒｉｎｅｕｎｄｅｗａｒｔｅｒｒｏｔａｒｙｍｏｖｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｍａｒｉｎｅ；ｒｏｔａｙｒｍｏｖｅｍｅｎｔ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
２．Ｎｏ．９２３５１ＵｎｉｔｏｆＰＬＡ，Ｓａｎｙａ５２７０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｓｕｂｍａｒｉｎｅｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｒｏｔａｒｙｍｏｖｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｎｂｅ
ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｌａｗｏｆａｃｔｕａｌｓｕｂｍａｉｎｒｅｉｎｓｔｅａｄｙｒｏｔａｒｙｍｏｖｅｍｅｎｔｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒ
关键词：潜艇；回转运动；数学模型；仿真
中图分类号：Ｕ６６１．３３文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２— ７６４９（２０１５）０９— ００４６— ０５ｄｏｉ：１０．３４０４／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２— ７６４９．２０１５．０９．０１０

弹载雷达对舰船目标回波信号的建模与仿真

参考文献：［１］胡娅．雷达系统的建模与仿真西安电子科技大学硕士论文，１９９８［２］帅明．机栽ＰＤ雷达系统的建模与仿真．西安：西安电子科技大学硕士学位论文，２００５［３］于红旗．雷达信号仿真及实现方法．电子对抗技术第１８卷，２００３年９月第５期［４］Ａ．Ｐ．ＳｚａｂｏＣｌｕｔｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆｏｒａｉｒｂｏｒｎｅＰｕ１Ｓｅ—Ｄｏｐｐｌｅｒｒａｄａｒ．Ｒａｄａｒ
天线指向在ｘ一０一Ｙ平面投影与雷达运动平台前进方向夹角
０。１５ｏ
、，
ｇｅ一
一
Ｉ●
发射信号带宽Ｂ距离向采样率
５ＯＭＨｚ６ｏＭＨｚ
水面目标运动最大前进速度
１６．６ｎｔｉｓ
合成孔径时间
Ｏ．５ｓ
ห้องสมุดไป่ตู้
波束指向误差
０．２。
在最恶劣５级情况下舰船的自身摇摆参数如表１所示。表１舰船在５级海情的最大摇摆参数
两倍摇幅（度）
平均周期（秒）
０．９纵摇
１１．２
１．３３偏航
３３．Ｏ
５．０横摇
２６．４
图４线性ＲＤ算法成像结果
结语对雷达系统的建模和回波信号的仿真，是进行雷达成像算法研究和雷达系统调试的重要基础。而在军事活动中，舰船通常是一类有价值的目标，本文从成像几何模型、舰船目标点阵模型、实际海情模拟到产生回波信号，系统的讲述了雷达回波信号的仿真过程，并验证了结果的可靠性，具有一定实用价值。

潜艇与多亮点靶标回波展宽和亮点起伏特性研究

潜艇与多亮点靶标回波展宽和亮点起伏特性研究I. 引言A. 研究背景B. 研究目的II. 相关理论A. 声学原理B. 回波展宽C. 亮点起伏特性III. 实验设计A. 实验设备B. 实验对象C. 实验方法IV. 实验结果A. 回波展宽特性研究结果B. 亮点起伏特性研究结果C. 数据分析和讨论V. 结论与展望A. 研究结论B. 不足之处C. 后续研究方向VI. 参考文献***注意：因为涉及到具体的实验设计和结果，因此这里只给出了大致的提纲结构，而具体的实验细节和分析结果需要根据实际情况进行补充。

I. 引言随着近年来海洋开发的日益深入，潜艇作为一种重要的军事装备和科学研究工具，不断得到关注和使用。

而在潜艇的应用中，回波展宽和亮点起伏特性的研究显得尤为重要。

回波展宽是指传统的声呐探测下，声波在传播过程中受到海洋环境的影响，使得回波信号在回到发射源时发生展宽现象，使得反射物的大小和形状难以判断。

而亮点起伏特性则指的是海洋环境下目标物的反射特性对信号的影响，使得潜艇在探测目标时难以区分不同目标。

因此，深入研究回波展宽和亮点起伏特性，可以帮助潜艇更加准确地识别和定位目标，提高潜艇的侦察和隐蔽能力，从而为海洋开发提供更好的保障。

本文将从理论和实验两方面展开研究，旨在探究潜艇与多亮点靶标的回波展宽和亮点起伏特性，并提出相应的解决方案。

在本研究中，我们将结合声学原理，通过实验设备搭建和目标物的选择，深入研究不同海洋环境下的回波展宽和亮点起伏特性，并通过数据分析和讨论，得出相应的结论和建议。

接下来的章节将从相关理论、实验设计、实验结果、结论与展望以及参考文献等方面展开论述。

II. 相关理论声学原理是本研究的基础，因为声波是一种在海洋环境中传播的力量，而潜艇的声呐探测技术也是利用声波的传播进行目标物的探测和定位。

在水中传播的声波，会受到水体的吸收、散射和反射等影响，因此在传播和接收过程中会发生回波展宽现象。

该现象的主要原因是传播路径的不同，导致不同时间的声波反向传播回来，形成多个波峰和波谷交错的波形图像，使得目标物的大小和形状难以判断。

基于数值计算的水下目标回波仿真

第11卷第6期2020年12月指挥信息系统与技术Command Information System and TechnologyVol.11No.6Dec.2020基于数值计算的水下目标回波仿真∗周烨1，2俞剑3崔化超3杨成伟4（1海军航空大学战勤学院山东烟台264100）（2解放军91900部队山东青岛266041）（3中国电子科技集团公司第二十八研究所南京210007）（4苏州桑泰海洋仪器研发有限责任公司江苏苏州215000）摘要：针对声学亮点模型在仿真敷设声学材料的水下目标回波误差问题，采用有限元分析软件Comsol对二维敷设不同材料下的潜艇舱室结构模型进行数值仿真，并构建了基于不同材质仿真结果的目标强度数据库，供亮点模型直接调用。

该项仿真在一定程度上提高了在不同表面材质上模拟目标回波仿真信号的能力，加强了仿真信号的逼真度，对工程应用具有借鉴意义。

关键词：亮点模型；Comsol；目标强度中图分类号：TN911.72文献标识码：A文章编号：1674‑909X(2020)06‑0087‑04Underwater Target Echo Simulation Based on Numerical Simulation ZHOU Ye1，2YU Jian3CUI Huachao3YANG Chengwei4（1Naval Aeronautics and Aeronautics University，Yantai254001，Shandong，China）（2Unit266041of PLA，Qingdao266041，Shandong，China）（3The28th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation，Nanjing210007，China）（4Suzhou Soundtech Oceanic Instrument Ltd.，Suzhou215000，Jiangsu，China）Abstract：Aimed at the error problem of the acoustic bright spot model in echo simulation of the un‑derwater targets laying the acoustic materials，and using the finite element analysis software Comsol，numerical simulation is carried out for the structural model of the submarine cabin laying two-dimen‑sional different materials.A target intensity database based on the simulation results of different mate‑rials is constructed to be directly called by the bright spot model.To a certain extent，the simulation can improve the signal simulation ability on the targets laying the different surface materials，and en‑hance the fidelity of simulation signal.It has reference significance for engineering applications.Key words：highlight model；Comsol；target intensity0引言在水下目标探测识别技术发展过程中，需要大量信号样本作为算法测试和装备研发等应用研究的基础[1‑2]。

一种基于亮点模型的潜艇回波仿真方法

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｒｉｎｅＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎＳｈａｎｘｉ７１００７２；Ｃｈｉｎａ；２．９２Ｕｎｉｔｏｆ９１３８８Ａｒｍｙ，Ｚｈａ￣ｉａｎｇＧｕａｎｇｄｏｎｇ５２４０２２，Ｃｈｉｎａ）
ｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｉｎｔｕｉｔｉｖｅ，ｅａｓｙｓｕｂｍａｒｉｎｅｅｃｈｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ，
遮挡，在上述基础上建立回波模型，采用梯形单频信号作为鱼雷的主动声信号，进行了潜艇目标回波的仿真，仿真结果与目标回波的基本理论相符。改进方法运算速度快，能够满足工程上模拟鱼雷主动探测的实时性要求，具有重要的应用价值。
关键词：潜艇；亮点模型；遮挡；回波特性
中图分类号：ＴＰ３９１．９文献标识码：Ｂ
ＳｕｂｍａｒｉｎｅＥｃｈｏＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄＢａｓｅｄｏｎＨｉｇｈｌｉｇｈｔＭｏｄｅｌ
ＤＯＮＧＺｈｏｎｇ—ｃｈｅｎ，ＬＩＹａ—ａｎ，ＣＨＥＮＸｉａｏ

潜艇回声特性模拟研究

ｄｆｒｎｎｉｅｃＳ￣ｔｕｅａｄｔｉｇｓｂｒｎｏｅｎｕｅｍｏｉｇｍｏｅｒｅｏｍｅｉｅｔｉｃｄｎｅａｌｏｎｄｎｉｎｕｍａｉｅｍｄｌａｄｎｄｖｎｄｌａｅｐｒｒｄ．Ｂｓｎｅｎｌｆａｅｏｄｈｃｌｔｅｓａｄｔｓｄｔ．ＩＳａｄＰＳｃａａｔｒｔｓｏｈｅｓｂｒｎｅｅｔａａＴｎＴｈｒｃｅｉｉｆｔｕｍａｅｍｏｅｅｈｅｓｏｎｉｔｉｐｐｒｓｃｉｄｌｃｏｓａｈｗｎｈｓａ．ｅＫｅＩ：ｙｗ０ｓｓｂｒｅｕｍａｉ，ｍｄ１ｃｏｃａａｔｒｔｎｏｅ．ｅｈｈｒｃｅｓｃｉｉ
３实验结果与分析
对该艇回波数据进行了积分目标强度和峰值目标强度处理。３１水平方位回波特征．
时域特征：艇回波信号的结构与信号形式和潜潜
艇的相对位置有关。
回波的总长度为：
ｆ： — ｃｓＯ２ｏ（）＋Ｌ
模型
回波特性
ｔＳｕｙｏ１］ｃｔｄｎａａａｒｃｆｔＩｍａｉ．：０ｓｓ０ｈｅｓＩｂｒｒＥ‘ｌｅｅｌ
ｓｃｌｄＥ】ｅｉａｅｒ舢
｝ｌＪｌｈｉ
Ａｂａｔｓｃ：
Ｓｎ０Ｅ１ｎ盯ｅ．ｒｉｒｇｅ
ｌ概
述
求。信号源为可编程信号源。
对于潜艇这样的水下目标，论其外形，是内无还部结构都是十分复杂的，由于海洋环境的不确定又性，使潜艇回波特性的海上测量，别是在近程范围特内的测量是很困难的。因此，模拟实验研究是潜艇声反射特性研究最有效的手段之一模拟实验是在可操纵的条件下进行，够进行多次反复的实验，能得到精确的实验结果，并将多次测试的结果进行比较，以验证理论计算的正确性，也可对条件允许时进行的实艇测试研究给予指导。

单层壳体潜艇回波亮点声图像仿真和试验验证

单层壳体潜艇回波亮点声图像仿真和试验验证
孙昕;范威;范军
【期刊名称】《海军工程大学学报》
【年(卷),期】2012(024)006
【摘要】为了从水下目标回波声图像中获得尺度、要害部位等重要特征信息,提出一种将板块元分析和正交波束形成相结合来实现对潜艇目标进行回波声图像分析的方法,并对多波束系统条件下单层壳体潜艇的时间-角度回波结构和二维几何亮点声图像进行了仿真,通过目标表面高频亮区的分布解释了单层壳体潜艇亮点声图像的形成原因,最后利用湖上试验验证理论仿真结果.试验结果表明；亮点声图像可以反映水下目标几何亮点的分布规律,并在一定程度上反映目标的尺度和姿态特征；单层壳体潜艇回波亮点主要来源于艇体、指挥台围壳、艉舵3个部位.
【总页数】6页(P26-31)
【作者】孙昕;范威;范军
【作者单位】91439部队,辽宁大连116041;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海200240;上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海200240
【正文语种】中文
【中图分类】TB566;TN911.7
【相关文献】
1.潜艇与多亮点靶标回波展宽和亮点起伏特性研究 [J], 向小梅;蒋楚鸥
2.一种潜艇回波简化亮点模型仿真 [J], 陈晟;谢植广;余毅
3.一种基于亮点模型的潜艇回波仿真方法 [J], 董仲臣;李亚安;陈晓
4.基于平面阵的潜艇回波亮点结构仿真研究 [J], 潘明;邓伟
5.单双层壳体潜艇的高频回波特性研究 [J], 王二庆;卓琳凯;王华奎
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一种潜艇回波简化亮点模型仿真

一种潜艇回波简化亮点模型仿真陈晟;谢植广;余毅【摘要】采用一种简化亮点模型来实现潜艇回波仿真,构造了一个三亮点的回波模型.从仿真结果看,它与单亮点回波模型相比,能更充分地体现潜艇目标回波脉宽展宽和回波脉冲串特性；与六亮点回波模型相比,形式更简化,意义更明确.同时,简化亮点模型的回波特性与实际潜艇回波相吻合,是一种有效简洁的模型.【期刊名称】《电声技术》【年(卷),期】2011(035)007【总页数】3页(P53-55)【关键词】潜艇;亮点模型;仿真【作者】陈晟;谢植广;余毅【作者单位】91388部队,广东湛江524022;91388部队,广东湛江524022;91388部队,广东湛江524022【正文语种】中文【中图分类】TB561 概述随着水下声学和水声对抗技术的不断发展，对鱼雷的抗干扰能力也不断提出了新的要求。

潜艇目标回波是反潜声自导鱼雷进行水下声信号检测、估计和识别的基础，对潜艇目标进行数学理论建模具有重要的现实意义。

潜艇目标回波的建模方法主要有线性目标模型和亮点目标模型。

运用线性目标模型时存在的问题主要是如何在较宽频带范围找到各自频率点的目标传递函数；而运用亮点目标模型则不存在这样的问题，如果采用窄带信号，目标传递函数取中心频率附近的值即可，不需要考虑整个宽频带内各自频率点的值。

根据理论研究[1]，频率较高时，潜艇目标回波主要由若干个子回波相干叠加形成，其中每个子回波都可认为是从某个亮点发出。

这样，任何一个目标回波都可以看成是这些亮点回波相干叠加形成。

亮点对回波的贡献主要可以用幅度因子、时延和相位跳变三个参量进行描述[2-3]。

即单个亮点的传递函数可写成式中，Ai为单个亮点回波的幅度，它与目标距离r和声波入射方向，即照射角θ和俯仰角ψ有关；τi表示该亮点的时延；ω表示信号频率；φi为由该单个亮点反射声波时所引入的随机相位。

传统的潜艇目标模型常常是将潜艇目标简化为一个单亮点。

这种潜艇模型对目标回波描述不够充分，无法描述潜艇目标体积不同部分的反射情况和遮蔽情况；另外有些研究者采用了6个亮点的目标回波模型[4]，这种模型与单亮点模型相比，确实能进一步反映目标体积各个部分的反射情况和前后有遮蔽的效应，使目标回波的脉宽延伸情况和幅度起伏特性得到更真实的描述；但在计算或处理数据时却显得非常繁琐。

基于亮点模型的典型水下目标回波信号仿真

基于亮点模型的典型水下目标回波信号仿真李昌志;田杰;张扬帆;黄海宁;张春华【摘要】本文对典型水下目标回波信号进行了仿真研究.此仿真基于声纳目标回波的亮点模型理论,通过成分及时序分析,针对具有球冠形头部和圆柱壳体的典型水下目标的结构特征,建立计算模型并仿真回波信号.仿真结果与湖海试实验结果的对比表明此仿真模型与实际情况基本一致,可以为声纳信号处理、目标识别等方面的研究提供支持.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2010(029)003【总页数】6页(P196-201)【关键词】水下目标;回波信号;亮点模型;仿真【作者】李昌志;田杰;张扬帆;黄海宁;张春华【作者单位】中国科学院声学研究所,北京,100190;中国科学院声学研究所,北京,100190;中国科学院声学研究所,北京,100190;中国科学院声学研究所,北京,100190;中国科学院声学研究所,北京,100190【正文语种】中文1 引言水下目标回波信号是主动声纳获取目标特征信号的主要来源。

目标回波是目标在入射声波激励下产生的，携带有目标的特征信息，可以等效为一系列散射亮点的叠加[1]。

对目标回波信号进行仿真模拟，可以满足某些应用场合的研究需要，在一定程度上避免进行昂贵、复杂的实验以取得实验回波数据。

本文讨论了基于亮点模型的典型水下目标的回波信号仿真方法，并用少量实测数据与仿真结果进行了对比。

国内外对于球形和圆柱形壳体的回波特征进行了许多研究，也得出了一些比较成熟的结论。

典型水下目标具有球冠形头部和圆柱壳体，本文针对其结构特征，建立了仿真计算模型，将仿真结果与湖海试实验数据对比结果表明,该模型具有一定的可行性，可以为声纳信号处理、目标识别等方面的研究提供支持。

2 目标亮点模型2.1 声纳目标回波的亮点模型从工程应用的角度看，在绝大多数的情况下可以将目标看作一个线性时不变系统，回波就是系统对入射声波的响应。

理论分析和实验研究都证明，在高频情况下，任何一个复杂目标的回波都是由若干个子波迭加而成的，每个子波可以看作是从某个散射点发出的波，这个散射点就是亮点，它可以是真实的亮点，也可以是等效的亮点[1]。

精选-基于LMS-Virtual.Lab的水下目标高频回波仿真

水下目标包括潜艇、鱼雷、水雷、礁石等物体，目标回波是散射波的一部分，是指散射波中返回声源方向的那部分波，声入射波与目标相互作用后产生了目标回波，在这个过程中，有关目标本身的某些特征信息被调制在回波上。

通过回波信息的分析处理将目标的特征信息提取出来，就可能实现目标的探测和识别，因此研究目标的回波特性在工程上具有很重要的意义[1]。

水声技术在海洋探测中扮演了重要角色，目前获取水下目标特性主要依靠声呐系统，根据工作方式的不同将声呐系统分为主动声呐和被动声呐。

主动声呐的工作流程是发射系统向海水介质中发射声信号，此信号在海水中传播时遇到目标障碍物产生回波信号，回波信号经过海水介质的传播被接收器接收，声呐系统根据接收信号实现水下目标探测[2]。

在实际工程中，研究水下目标散射回波特性常采用的方法有基于亮点模型的部件法[3、4]、基于数值积分的数值计算方法[2、5、6]，以及可视化图形声学计算方法[7]。

声学数值仿真技术包括声学有限元法、声学边界元法等，有限元技术广泛应用在各个领域，现有成熟的声学仿真软件大都是基于有限元法，本文拟采用常用的有限元、边界元法来对目标回波特性进行分析。

对于自由场的声学辐射和散射问题，声学边界元法具有边界建模方便、计算流程快捷等特点，但是对于高频声学问题，其计算效率不高，需要采用快速边界元求解器[8]。

同时也可采用声学有限元法来求解，将声场离散为线性四面体网格，模拟的边界条件包括壳体结构表面边界条件和自由场辐射边界条件，在计算能力足够的条件下可采用频率和矩阵并行计算模式。

本文以自由场条件下圆柱壳目标正横方向的高频回波强度为研究对象，建立了目标声学有限元仿真模型，对比分析了不同壳体材料的回波强度，针对高频下求解计算量大的问题，对圆柱壳这种具有规则几何形状的目标回波强度采用简化建模和仿真方法，探讨了简化方法的适用性和可行性。

2、声学仿真方法验证仿真对象为水下规则目标，采用圆柱壳结构，根据实际设计尺寸，近似取仿真目标的长度为1000mm，直径为500mm。

基于方位走向的潜艇亮点分布特征提取与仿真

基于方位走向的潜艇亮点分布特征提取与仿真
徐瑜;赵军;苑秉成
【期刊名称】《鱼雷技术》
【年(卷),期】2012(020)006
【摘要】针对传统的潜艇目标回波亮点特征提取方法,只计算有限个峰值点处的方位值来分析目标亮点特征,存在鲁棒性较差的不足,本文基于目标回波与背景干扰相比幅值较大,子回波所体现的方位/距离信息相近等特征,同时结合双通道短时互谱法,提出了一种基于方位走向的潜艇目标回波亮点特征提取方法.首先,采用双通道短时互谱法提取目标回波方位走向特征.然后,通过采用能量判决和利用子回波方位/距离信息,对子回波序列进行分类,从而得到潜艇目标回波亮点的空间分布特征.经仿真验证,该方法与传统方法相比具有更好的鲁棒性.本文的研究结果可为分析潜艇目标声学特性与水声对抗提供参考.
【总页数】5页(P419-423)
【作者】徐瑜;赵军;苑秉成
【作者单位】海军工程大学兵器工程系,湖北武汉,430033;海军工程大学兵器工程系,湖北武汉,430033;海军工程大学兵器工程系,湖北武汉,430033
【正文语种】中文
【中图分类】TJ630.34;TN911
【相关文献】
1.基于匹配相关的潜艇亮点方位估计方法 [J], 朱坤安;杨云川;石磊;李博;郭磊
2.一种基于亮点模型的潜艇回波仿真方法 [J], 董仲臣;李亚安;陈晓
3.基于平面阵的潜艇回波亮点结构仿真研究 [J], 潘明;邓伟
4.基于简化潜艇深度分布的应召搜潜效率仿真 [J], 鞠建波;李沛宗;郁红波;周烨;李启飞
5.基于简化潜艇深度分布的应召搜潜效率仿真 [J], 鞠建波;李沛宗;郁红波;周烨;李启飞
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作者简介：虎（９８）男，徐小１７一，湖北汉川人，士研究生，硕主研方向：水下信号与信息处理。
一
定角度入射到潜艇的舰体、指挥塔等光滑表面并
导系统的抗干扰能力提出了更高的要求。真实目标与各类干扰器材在尺度上有明显的区别，各种干扰器材一般都是小尺寸的；目标的亮点信息是作尺度估计的基础，基于目标亮点作尺度识别的仿真研究已有较多¨ 。而基于亮点的目标回波的数字仿真］
还不多见。下面首先建立了适用于鱼雷自导工作条
与入射声波波长相比有大的尺寸的部位时，就会发生较强的反射。这类亮点在很大的目标舷角范围内都是最强的，对于不同类型的目标，由于其外观形状和几何结构的不同，所观测到的几何散射亮点也不同，这是鱼雷自导目标识别与分类的重要依据，也是声引信对目标炸点选取的标志。由于这些亮点是与入射波角度有关的，因此，这类亮点出现的时间间隔与入射波舷角有关。２２棱角散射．
中图分类号：２Ｏ
文献标识码：Ａ
文章编号：０２７（０７０ — ０２０１２— ２９２０）１０７ — ３０
Ｄｉｉ—ｓｍｕａｅｏｆｃｇｌｈｓＭｏｅｒｍｂｒｅｇｔｉｌｔｆＲｅｌｔＨｉｈｉｔｄＩＯＳｕｍａｉｅｇｆｎ
ｆｗｓｏｇｈｇｌｈｓａｄａｌｇｆｅｋｒｎｏｉｌｔｂｃｇｕｄｓｇｉｔｐｌｔｎｍｔｏａｅｒｎｉｉｔｎｒｅｏａａｄｍｈｇｉｓａｋｒｎ．Ｕｉｅｏｉｅｄｃｌｔｈｇａｗｈｇｈｏｎｎｒａｏｈｌ
ＫｙｗｒｓＨｇｌｈ；ｏｅ；ｉｔｉｕａｅｅｏｄ：ｉｉｔＭｌＤｇ —ｓｌｔｈｇｓｄｉｍ
１引言
由于水下对抗鱼雷技术的发展，现代鱼雷自对
２１镜反射亮点．
由于潜艇材料与海水声阻抗的差异，声波以在
镜反射强，它们的强度与入射声波的方位角有关。这类亮点所表现的形状和尺度大致与目标的几何形状和尺寸大致相同，可用于目标分类和识别。
２３弹性类亮点．
入射声波沿壳体表面绕行波和弯曲波形成的亮
点，它们不是真正的几何亮点，文献［］１研究了刚性
球的回波脉冲串的产生机理，其中，第一个回波是强
ＸＵａＸｉｏ—ｈｕ，ＣＮｎ，ＣＨＥｈｎＨＥＨａｇＮＺｏｇ—ｑａｇｉｎ
（ｏｅｅｏａｉｅＮｒｗｓＰｌｅｈｃｌｎｅｉ，ｉ∞ ７０７，ｈｎ）ＣｌｇｌｆＭｒ，ｏｔｅｔｏｔｎａｉｒｔＸ ’ １０２ＣｉｎｈｙｃｉＵｖｓｙａ
维普资讯
Ｎｏ１．
微
处
理
机
第１期
２００７年２月
Ｆｂ２０ｅ．，０７
ＭＩＣＲＯＰＲＯＣＥＳ０ＲＳＳ
・
微机软件・
潜艇回波亮点模型的数字仿真
徐小虎，陈航，陈忠强
（北工业大学航海学院，西西安７０７）１０２
摘
要：绍了潜艇回波信号可以看作少数几个强亮点和大量弱亮点背景之和，强亮点按其介对
产生机理分别作了分析，讨论了由单个阵元通过插值能产生带有目标方位信息的平面阵阵元信号的仿真方法，最后仿真了基阵中心回波信号的时域波形。关键词：点；型；字仿真亮模数
子回波可以看作是从某个散射点发出的波，个散这
缘。当棱线与波束相垂直，并且棱线长度大于入射
声波波长时，也可以产生足够强的亮点，但一般没有
射点就是亮点，它可以是真实的亮点，也可以是某个等效的亮点。这样，何一个复杂目标都可以等效任成若干个散射亮点的组合，每个散射亮点产生一个亮点回波，总的回波是这些亮点相干的结果。水下目标的亮点形成机理有如下几种情况：】
ｃｅｔｖｒｙｒｐｏｅ’ ｉｎｎａｐｏｒａｒｍｉｇｅｈｄｏｈｎＳｏｔｕ．ＡｔｌｓｅｔｒａｅｅｅｙｈｄｏｈｎＳｓａｉｌｔａｒｙｆｇｌｏａｓｌｙｒｐｏｅ’ ｕｐｔｎａｔｔｉｈｍｅｄｍａｎｉａｆｔｅｃｎｅｆｎａｒｙｉｓｍｕａｅ．ｏｉｓｇｌｏｅｔｒｏｒａｓｉｌｔｄｎｈａ
潜艇的舰鼻艏和螺旋桨等部位，一些线状边有
件的潜艇回波模型，接着给出仿真鱼雷阵元域信号的计算方法，并给出仿真结果。
２目标亮点模型
鱼雷自导系统一般工作在较高频率（０— ２４Ｋｚ上，０Ｈ）在这种情况下，任何一个复杂目标（比如潜艇）回波都是由许多子回波迭加而成的，的每个
ＡｂｔａｔＴｉｐｐｒｐｅｅｔａｅｒｆｃｉｎｓｇａｏａｓｂｒｅｃｌｂｅｎａｅＳｌｆａｓｒｃ：ｈｓａｅｒｓｎｓｔｔｅｌｔｉｎｌｒｍｕｍａｉａｅｓｅｓｔＵｌｈｔｈｅｏｆｎｌｈＴｏ