CN111209651B - 一种基于下视条件下的潜艇目标特性预报方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于下视条件下的潜艇目标特性预报方法，属于潜艇技术领域，能够对潜艇进行回波特性预报和主动声学目标特性的仿真。包括如下步骤：将潜艇分解为艇艉、后艇体、艇舯、舰桥、前艇体、艇艏以及指挥台7个目标亮点，对每个目标亮点进行规则体模拟，其中艇艉、后艇体、艇舯、舰桥、前艇体和艇艏均采用球体进行模拟，所述指挥台采用椭圆柱体进行模拟，并分别构建传递函数。所有传递函数进行线性迭加得到所述潜艇整体的目标特性函数。利用所述潜艇整体的目标特性函数对所述潜艇进行回波特性预报。

Description

一种基于下视条件下的潜艇目标特性预报方法

技术领域

本发明涉及潜艇技术领域，具体涉及一种基于下视条件下的潜艇目标特性预报方法。

背景技术

由于工程应用的关系，现在国内外对潜艇回波特性的研究都是从潜艇的侧面及前后方向进行的，而某些水中兵器主要是在垂直平面内的下视条件下对潜艇进行探测和攻击，所以对这种水中兵器的自导系统而言，其探测和攻击的目标——潜艇则始终处于自导系统的下方。

因此如何建立一种下视条件下的潜艇模型，以对潜艇进行回波特性预报和主动声学目标特性的仿真，为某些水中兵器对潜艇的探测和自导提供参考依据，是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于下视条件下的潜艇目标特性预报方法，能够对潜艇进行回波特性预报和主动声学目标特性的仿真。

为达到上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

步骤一、将潜艇分解为艇艉、后艇体、艇舯、舰桥、前艇体、艇艏以及指挥台7个目标亮点，对每个目标亮点进行规则体模拟，其中艇艉、后艇体、艇舯、舰桥、前艇体和艇艏均采用球体进行模拟，指挥台采用椭圆柱体进行模拟，由此获得艇艉模拟球体、后艇体模拟球体、艇舯模拟球体、舰桥模拟球体、前艇体模拟球体、艇艏模拟球体以及指挥台模拟椭圆柱体。

步骤二、分别构建艇艉模拟球体的传递函数、后艇体模拟球体的传递函数、艇舯模拟球体的传递函数、舰桥模拟球体的传递函数、前艇体模拟球体的传递函数、艇艏模拟球体的传递函数以及指挥台模拟椭圆柱体的传递函数。

步骤三、在下视条件下，将后艇艉模拟球体的传递函数、后艇体模拟球体的传递函数、艇舯模拟球体的传递函数、舰桥模拟球体的传递函数、前艇体模拟球体的传递函数、艇艏模拟球体的传递函数以及指挥台模拟椭圆柱体的传递函数进行线性迭加得到潜艇整体的目标特性函数。

步骤四、利用潜艇整体的目标特性函数对潜艇进行回波特性预报。

进一步地，艇艉模拟球体为艇艉的最小外包球体；后艇体模拟球体为后艇体的最小外包球体。艇舯模拟球体为艇舯的最小外包球体。舰桥模拟球体为舰桥的最小外包球体。前艇体模拟球体为前艇体的最小外包球体。艇艏模拟球体为艇艏的最小外包球体。指挥台模拟椭圆柱体为指挥台的最小外包椭圆柱体。

进一步地，指挥台模拟椭圆柱体的传递函数为：

指挥台模拟椭圆柱体长半轴为a，短半轴为b，高为L；声波入射方向与椭圆柱体中心纵轴的夹角为θ，与短半轴之间的夹角为

当声波从指挥台模拟椭圆柱体的长半轴a向入射时，得到指挥台模拟椭圆柱体具有上棱和下棱两个等效的边缘亮点。

此时上棱的传递函数为：

下棱的传递函数为：

其中A为第一指代参数，用于指代sinθcosφ；B为第二指代参数，用于指代sinθsinφ；k为声波系数，k＝ω/c，c为声速，ω为入射声波的角频率ω＝2πf，f为入射声波的频率。

当声波从指挥台模拟椭圆柱体的短半轴b向入射时，得到上棱、柱面和下棱三个等效亮点；此时的三个传递函数分别为：

上棱的传递函数为：

柱面的传递函数为：

下棱的传递函数为：

有益效果：

本发明提供的一种基于下视条件下的潜艇目标特性预报方法，是将潜艇分解成多个目标亮点，其中将艇体分解成6个球形亮点，将指挥台近似于一个椭圆柱体进行分析，然后分别求出各个亮点的传递函数，最后利用遮蔽效应后的传递函数的线性迭加将多个目标亮点合成为一个潜艇目标，从而对目标潜艇进行回波特性预报，得到下视条件潜艇模型的目标强度随声波入射角度变化的曲线图。在得到该潜艇模型的回波特性预报后，利用BeTSSi-Sub潜艇模型设计并完成下视条件潜艇模型主动声学特性试验，通过用实测下视条件潜艇模型的试验数据来与仿真结果进行对比分析，验证了所建立的下视条件潜艇模型的正确性。即采用本发明提供的方法能够实现对潜艇进行回波特性预报和主动声学目标特性的仿真，为某些水中兵器对潜艇的探测和自导提供参考依据。

附图说明

图1为BeTSSi-Sub潜艇模型简图；

图2为基于BeTSSi-Sub潜艇模型的多亮点下视条件下的潜艇目标特性模型三维图；

图3为潜艇模型亮点编号示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种基于下视条件下的潜艇目标特性预报方法，包括如下步骤：

步骤一、将潜艇分解为艇艉、后艇体、艇舯、舰桥、前艇体、艇艏以及指挥台7个目标亮点，对每个目标亮点进行规则体模拟，其中艇艉、后艇体、艇舯、舰桥、前艇体和艇艏均采用球体进行模拟，指挥台采用椭圆柱体进行模拟，由此获得艇艉模拟球体、后艇体模拟球体、艇舯模拟球体、舰桥模拟球体、前艇体模拟球体、艇艏模拟球体以及指挥台模拟椭圆柱体。

艇艉模拟球体为艇艉的最小外包球体；后艇体模拟球体为后艇体的最小外包球体；艇舯模拟球体为艇舯的最小外包球体；舰桥模拟球体为舰桥的最小外包球体；前艇体模拟球体为前艇体的最小外包球体；艇艏模拟球体为艇艏的最小外包球体；指挥台模拟椭圆柱体为指挥台的最小外包椭圆柱体。

参考图1～图3：

图1BeTSSi-Sub潜艇模型简图，该图给出了BeTSSi-Sub潜艇模型的相关尺寸。

图2模型三维图，该图给出了基于BeTSSi-Sub潜艇模型的多亮点下视条件下的潜艇目标特性模型三维图。

图3潜艇模型亮点编号示意图，该图给出了潜艇模型的亮点编号。

步骤二、分别构建艇艉模拟球体的传递函数、后艇体模拟球体的传递函数、艇舯模拟球体的传递函数、舰桥模拟球体的传递函数、前艇体模拟球体的传递函数、艇艏模拟球体的传递函数以及指挥台模拟椭圆柱体的传递函数；

步骤三、在下视条件下，将后艇艉模拟球体的传递函数、后艇体模拟球体的传递函数、艇舯模拟球体的传递函数、舰桥模拟球体的传递函数、前艇体模拟球体的传递函数、艇艏模拟球体的传递函数以及指挥台模拟椭圆柱体的传递函数进行线性迭加得到潜艇整体的目标特性函数。

本发明中，规则体的传递函数是已知的，例如球体，考虑遮蔽效应，在下视条件下，球体可以忽略遮蔽效应，只有指挥台模拟椭圆柱体需要考虑遮蔽效应，在考虑遮蔽效应的情况下，指挥台模拟椭圆柱体的传递函数为：

指挥台模拟椭圆柱体长半轴为a，短半轴为b，高为L；声波入射方向与椭圆柱体中心纵轴的夹角为θ，与短半轴之间的夹角为

当声波从指挥台模拟椭圆柱体的长半轴a向入射时，得到指挥台模拟椭圆柱体具有上棱和下棱两个等效的边缘亮点，

此时上棱的传递函数为：

下棱的传递函数为：

其中A为第一指代参数，用于指代sinθcosφ；B为第二指代参数，用于指代sinθsinφ；k为声波系数，k＝ω/c，c为声速，ω为入射声波的角频率ω＝2πf，f为入射声波的频率

当声波从指挥台模拟椭圆柱体的短半轴b向入射时，得到上棱、柱面和下棱三个等效亮点；此时的三个传递函数分别为：

上棱的传递函数为：

柱面的传递函数为：

下棱的传递函数为：

步骤四、利用潜艇整体的目标特性函数对潜艇进行回波特性预报。

本发明实施例中，在得到该潜艇模型的回波特性预报后，利用BeTSSi-Sub潜艇模型设计并完成下视条件潜艇模型主动声学特性试验，通过用实测下视条件潜艇模型的试验数据来与仿真结果进行对比分析，验证了所建立的下视条件潜艇模型的正确性。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于下视条件下的潜艇目标特性预报方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将潜艇分解为艇艉、后艇体、艇舯、舰桥、前艇体、艇艏以及指挥台7个目标亮点，对每个目标亮点进行规则体模拟，其中艇艉、后艇体、艇舯、舰桥、前艇体和艇艏均采用球体进行模拟，所述指挥台采用椭圆柱体进行模拟，由此获得艇艉模拟球体、后艇体模拟球体、艇舯模拟球体、舰桥模拟球体、前艇体模拟球体、艇艏模拟球体以及指挥台模拟椭圆柱体；

步骤二、分别构建艇艉模拟球体的传递函数、后艇体模拟球体的传递函数、艇舯模拟球体的传递函数、舰桥模拟球体的传递函数、前艇体模拟球体的传递函数、艇艏模拟球体的传递函数以及指挥台模拟椭圆柱体的传递函数；

步骤三、在下视条件下，将后艇艉模拟球体的传递函数、后艇体模拟球体的传递函数、艇舯模拟球体的传递函数、舰桥模拟球体的传递函数、前艇体模拟球体的传递函数、艇艏模拟球体的传递函数以及指挥台模拟椭圆柱体的传递函数进行线性迭加得到所述潜艇整体的目标特性函数；

步骤四、利用所述潜艇整体的目标特性函数对所述潜艇进行回波特性预报。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述艇艉模拟球体为艇艉的最小外包球体；

所述后艇体模拟球体为后艇体的最小外包球体；

所述艇舯模拟球体为艇舯的最小外包球体；

所述舰桥模拟球体为舰桥的最小外包球体；

所述前艇体模拟球体为前艇体的最小外包球体；

所述艇艏模拟球体为艇艏的最小外包球体；

所述指挥台模拟椭圆柱体为指挥台的最小外包椭圆柱体。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，指挥台模拟椭圆柱体的传递函数为：

指挥台模拟椭圆柱体长半轴为a，短半轴为b，高为L；声波入射方向与椭圆柱体中心纵轴的夹角为θ，与短半轴之间的夹角为

当声波从指挥台模拟椭圆柱体的长半轴a向入射时，得到指挥台模拟椭圆柱体具有上棱和下棱两个等效的边缘亮点，

此时上棱的传递函数为：

下棱的传递函数为：

其中A为第一指代参数，用于指代sinθcosφ；B为第二指代参数，用于指代sinθsinφ；k为声波系数，k＝ω/c，c为声速，ω为入射声波的角频率ω＝2πf，f为入射声波的频率

当声波从指挥台模拟椭圆柱体的短半轴b向入射时，得到上棱、柱面和下棱三个等效亮点；此时的三个传递函数分别为：

上棱的传递函数为：

柱面的传递函数为：

下棱的传递函数为：

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