CN114852274A - 一种舰船多物理场特征预报及评估系统 - Google Patents

一种舰船多物理场特征预报及评估系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种舰船多物理场特征预报及评估系统，该系统安装于舰船上，能够根据舰船的工况及海洋环境预报舰船多物理场特征，评估舰船相应的被探测性能。该系统包括：参数获取单元和多物理场特征预报评估单元；参数获取单元用于获取舰船的航速、吃水深度、海洋环境参数、舰船所排放的冷却水的流量和温度、舰船上观通导航设备的高度以及舰船的推进器转速；物理场特征预报评估单元由此分别计算此时舰船的雷达波散射特征‑雷达散射截面、舰船的尾流红外特征‑海面温差、舰船的水动力尾迹特征‑海面波高、舰船的气泡尾迹特征‑气泡密度；并评估舰船被敌方雷达设备、红外设备探测设备、合成孔径雷达设备探测设备、气泡探测设备探测的概率或距离。

Description

一种舰船多物理场特征预报及评估系统
技术领域
本发明涉及一种预报评估系统，具体涉及一种舰船多物理场特征预报及评估系统，属于舰船性能评估技术领域。
背景技术
舰船在航行过程中，由于各种不同的来源和机制，会产生雷达波散射、尾流红外、水动力尾迹和气泡尾迹等物理特征，采用相应的手段检测这些特征，可以实现对舰船的探测。舰船在航行过程中，一方面由于位置变化，所处的海洋环境会发生改变，包括海况，密度和温度分层等。另一方面，会根据需求不断调整自身的工况，这些工况调整包括航行速度的变化，吃水深度的调整，观通导航设备的升降、冷却水排放参数的变化等等。舰船所处海洋环境和工况的改变会导致各种物理场特征变化。为了掌握舰船在不同工况状态下各物理场特征的情况，有必要根据舰船自身工况和海洋环境对其进行预报及评估。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种舰船多物理场特征预报及评估系统，该系统安装于舰船上，能够根据舰船的工况及海洋环境预报舰船多物理场特征，评估舰船相应的被探测性能。
舰船多物理场特征预报及评估系统，包括参数获取单元以及与所述参数获取单元电连接的多物理场特征预报评估单元；
所述参数获取单元用于获取舰船的航速、吃水深度、海洋环境参数、舰船所排放的冷却水的流量和温度、舰船上观通导航设备的高度以及舰船的推进器转速；其中所述海洋环境参数包括：海洋温度分层、密度分层、海面海况；
所述多物理场特征预报评估单元依据所述参数获取单元获取的参数分别计算此时舰船的雷达波散射特征-雷达散射截面、舰船的尾流红外特征-海面温差、舰船的水动力尾迹特征-海面波高、舰船的气泡尾迹特征-气泡密度；并由此评估舰船被敌方雷达设备、红外设备探测设备、合成孔径雷达设备探测设备、气泡探测设备探测的概率或距离。
作为本发明的一种优选方式，所述多物理场特征预报评估单元中的雷达波散射特征预报评估模块依据所述参数获取单元获取的舰船上观通导航设备的高度和海面海况计算此时舰船的雷达波散射特征-雷达散射截面，并评估舰船被敌方雷达设备探测的概率或距离；
所述多物理场特征预报评估单元中的尾流红外特征预报评估模块依据所述参数获取单元获取的冷却水的流量和温度、航速、吃水深度、海洋温度分层、海面海况计算此时舰船的尾流红外特征-海面温差，并评估舰船被敌方红外设备探测的概率或距离；
所述多物理场特征预报评估单元中的水动力尾迹特征预报评估模块依据所述参数获取单元获取的航速、吃水深度、海洋密度分层、海面海况计算此时舰船的水动力尾迹特征-海面波高，并评估舰船被敌方合成孔径雷达设备探测的概率或距离；
所述多物理场特征预报评估单元中的气泡尾迹特征预报能评估模块依据所述参数获取单元获取的航速、推进器转速、吃水深度、海面海况计算此时舰船的气泡尾迹特征-气泡密度，并评估舰船被敌方气泡探测设备探测的概率或距离。
作为本发明的一种优选方式，所述舰船的航速、吃水深度、海洋环境参数由海洋环境、航速和吃水深度参数获取模块从舰船的导航系统中获取。
作为本发明的一种优选方式，所述海洋环境、航速和吃水深度参数获取模块设置在舰船的指挥室内，通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连。
作为本发明的一种优选方式，舰船所排放的冷却水的流量和温度由冷却水排放参数获取模块获得；
所述冷却水排放参数获取模块包括：通过信号传输电缆相连的冷却水排放参数传感器和冷却水排放参数采集模块；所述冷却水排放参数采集模块通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连；
所述冷却水排放参数传感器实时监测舰船所排放的冷却水的流量和温度；所述冷却水排放参数采集模块按设定的采集频率采集冷却水排放参数传感器的监测数据，并发送给所述多物理场特征预报评估单元。
作为本发明的一种优选方式，所述冷却水排放参数获取模块布置于舰船的动力舱，通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连。
作为本发明的一种优选方式，所述舰船上观通导航设备的高度由观通导航设备升降参数获取模块获得；
所述观通导航设备升降参数获取模块包括：通过信号传输电缆相连的观通导航设备升降参数传感器和观通导航设备升降参数采集模块；所述观通导航设备升降参数采集模块通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连；
所述观通导航设备升降参数传感器实时监测舰船上观通导航设备的高度；观通导航设备升降参数采集模块按设定的采集频率采集观通导航设备升降参数传感器的监测数据，并发送给所述多物理场特征预报评估单元。
作为本发明的一种优选方式，所述观通导航设备升降参数获取模块布置于舰船的指挥室，通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连。
作为本发明的一种优选方式，所述舰船的推进器转速由推进器转速获取模块获得；
所述推进器转速获取模块包括：通过信号传输电缆相连的推进器转速传感器和推进器转速采集模块；所述推进器转速采集模块通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连；
所述推进器转速传感器实时监测舰船的推进器转速；推进器转速采集模块按设定的采集频率采集所述推进器转速传感器的监测数据，并发送给所述多物理场特征预报评估单元。
作为本发明的一种优选方式，所述推进器转速获取模块布置于舰船的推进舱，通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连。
有益效果：
(1)本发明通过一套完整的信号采集、获取、传输及分析模块，能够完成舰船航行过程中舰船自身多物理场特征的预报及相应被探测性能的评估。
(2)本发明的预报及评估系统中，各个参数获取模块布置于舰船的对应舱室，就近获取同一舱室相关的信息，安装方便，匹配性好；如冷却水排放参数传感器和冷却水排放参数获取模块布置于动力舱，就近获取同一舱室系统相关的信息。
(3)本发明所述的预报及评估系统中，信号传输电缆和数据传输总线与舰船常用的信号电缆型号一致，满足舰船内部环境条件要求。
附图说明
图1为本发明的舰船多物理场特征预报及评估系统原理图；
图2为本发明的多物理场特征预报及评估单元内部原理图。
其中：1-海洋环境、航速和吃水深度参数获取模块，2-冷却水排放参数获取模块、21-冷却水排放参数传感器，22-冷却水排放参数采集模块；3-观通导航设备升降参数获取模块，31-观通导航设备升降参数传感器，32-观通导航设备升降参数采集模块；4-推进器转速获取模块，41-推进器转速传感器，42-推进器转速采集模块；5-信号传输电缆，6-数据传输总线，10-多物理场特征预报评估单元，11-雷达波散射特征预报及其被探测性能评估模块，12-尾流红外特征预报及其被探测性能评估模块，13水动力尾迹特征预报及其被探测性能评估模块，14-气泡尾迹特征预报及其被探测性能评估模块，15-预报评估结果显示模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细说明。
实施例1：
针对舰船对不同工况及海洋环境条件下多物理场特征预报评估的需求，本实施例提出一种装载于舰船的多物理场特征预报及评估系统，该系统可预报不同海洋环境和工况下舰船的雷达波散射特征、尾流红外特征、水动力尾迹特征及气泡尾迹特征，并根据预报结果对各物理特征的被探测性能进行评估。
如图1所示，该舰船多物理场特征预报及评估系统，包括：参数获取单元以及多物理场特征预报评估单元10。
其中参数获取单元包括：海洋环境、航速和吃水深度参数获取模块1、冷却水排放参数获取模块2、观通导航设备升降参数获取模块3和推进器转速获取模块4；
海洋环境、航速和吃水深度参数获取模块1、冷却水排放参数获取模块2、观通导航设备升降参数获取模块3和推进器转速获取模块4分别通过数据传输总线6与多物理场特征预报评估单元10相连，用于向多物理场特征预报评估单元10传输所获取的参数。
海洋环境、航速和吃水深度参数获取模块1用于从舰船的导航系统获取舰船的航速、吃水深度以及包括海洋温度分层、密度分层、海面海况在内的海洋环境参数。
冷却水排放参数获取模块2包括：冷却水排放参数传感器21和对应的冷却水排放参数采集模块22；冷却水排放参数传感器21通过信号传输电缆5与冷却水排放参数采集模块22相连，冷却水排放参数采集模块22通过数据传输总线6与多物理场特征预报评估单元10相连。冷却水排放参数传感器21用于实时监测舰船所排放的冷却水的流量和温度；冷却水排放参数采集模块22按设定的采集频率采集冷却水排放参数传感器21的监测数据。
观通导航设备升降参数获取模块3包括：观通导航设备升降参数传感器31和观通导航设备升降参数采集模块32；观通导航设备升降参数传感器31通过信号传输电缆5与观通导航设备升降参数采集模块32相连，观通导航设备升降参数采集模块32通过数据传输总线6与多物理场特征预报评估单元10相连。观通导航设备升降参数传感器31用于实时监测舰船上观通导航设备的高度；观通导航设备升降参数采集模块32按设定的采集频率采集观通导航设备升降参数传感器31的监测数据。
推进器转速获取模块4包括：推进器转速传感器41和推进器转速采集模块42；推进器转速传感器41通过信号传输电缆5与推进器转速采集模块42相连，推进器转速采集模块42通过数据传输总线6与多物理场特征预报评估单元10相连。推进器转速传感器41用于实时监测舰船的推进器转速；推进器转速采集模块42按设定的采集频率采集推进器转速传感器41的监测数据。
如图2所示，多物理场特征预报评估单元10包括：雷达波散射特征预报评估模块11、尾流红外特征预报评估模块12、水动力尾迹特征预报评估模块13、气泡尾迹特征预报评估模块14以及预报评估结果显示模块15。
当舰船在水中航行过程中，开启舰船多物理场特征预报评估系统。待系统各模块正常工作后，海洋环境、航速和吃水深度参数获取模块1从导航系统获取舰船的航速、吃水深度等基本参数和海洋温度分层、密度分层、海面海况等海洋环境参数并通过数据传输总线6输入到多物理场特征预报评估单元10；冷却水排放参数采集模块22通过信号传输电缆5采集冷却水排放参数传感器21监测的冷却水的流量和温度信号，并通过数据传输总线6传输到多物理场特征预报评估单元10；观通导航设备升降参数采集模块32通过信号传输电缆5采集观通导航设备升降参数传感器4监测的高度信号，并通过数据传输总线6传输到多物理场特征预报评估单元10；推进器转速采集模块41通过信号传输电缆5采集推进器转速传感器6监测的推进器转速，然后通过数据传输总线6传输到多物理场特征预报评估单元10。
多物理场特征预报评估单元10汇集由数据传输总线6传来的各物理场特征预估分析的参数，根据需要将其分配到雷达波散射特征预报评估模块11、尾流红外特征预报评估模块12、水动力尾迹特征预报评估模块13和气泡尾迹特征预报能评估模块14。具体的：
观通导航设备高度参数和海况参数被分配到雷达波散射特征预报评估模块11，雷达波散射特征预报评估模块11依据接收到的参数计算此时舰船的雷达波散射特征-雷达散射截面，并进一步评估舰船的被探测性能即被敌方雷达设备探测的概率或距离。
冷却水排放参数(流量及温度)、舰船航速、吃水深度、海洋温度分层、海面海况被分配到尾流红外特征预报评估模块12，尾流红外特征预报评估模块12依据接收到的参数计算此时舰船的尾流红外特征-海面温差，并进一步评估舰船的被探测性能即被敌方红外设备探测的概率或距离。
舰船航速、吃水深度、海洋密度分层、海面海况被分配到水动力尾迹特征预报评估模块13，水动力尾迹特征预报评估模块13依据接收到的参数计算此时舰船的水动力尾迹特征-海面波高，并进一步评估舰船的被探测性能即被敌方合成孔径雷达设备探测的概率或距离；
舰船航速、推进器转速、吃水深度、海面海况被分配到气泡尾迹特征预报能评估模块14，气泡尾迹特征预报能评估模块14依据接收到的参数计算此时舰船的气泡尾迹特征-气泡密度，并进一步评估舰船的被探测性能即被敌方气泡探测设备探测的概率或距离。
最后将各物理场特征预报评估结果传输到预报评估结果显示模块15显示。
实施例2：
在上述实施例1的基础上，进一步的：
海洋环境、航速和吃水深度参数获取模块1布置于舰船的指挥室，就近获取指挥室内导航系统相关的信息。
冷却水排放参数获取模块2布置于舰船的动力舱，就近获取动力舱内排放系统相关的信息。
观通导航设备升降参数获取模块3布置于舰船的指挥室，就近获取指挥室内观通导航设备相关的信息。
推进器转速获取模块4布置于舰船的推进舱，就近获取推进舱内气体排放系统相关的信息。
且信号传输电缆5和数据传输总线6与舰船常用的信号电缆型号一致，满足舰船内部环境条件要求。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.舰船多物理场特征预报及评估系统，其特征在于：包括：参数获取单元以及与所述参数获取单元电连接的多物理场特征预报评估单元；
所述参数获取单元用于获取舰船的航速、吃水深度、海洋环境参数、舰船所排放的冷却水的流量和温度、舰船上观通导航设备的高度以及舰船的推进器转速；其中所述海洋环境参数包括：海洋温度分层、密度分层、海面海况；
所述多物理场特征预报评估单元依据所述参数获取单元获取的参数分别计算此时舰船的雷达波散射特征-雷达散射截面、舰船的尾流红外特征-海面温差、舰船的水动力尾迹特征-海面波高、舰船的气泡尾迹特征-气泡密度；并由此评估舰船被敌方雷达设备、红外设备探测设备、合成孔径雷达设备探测设备、气泡探测设备探测的概率或距离。
2.如权利要求1所述的舰船多物理场特征预报及评估系统，其特征在于：
所述多物理场特征预报评估单元中的雷达波散射特征预报评估模块依据所述参数获取单元获取的舰船上观通导航设备的高度和海面海况计算此时舰船的雷达波散射特征-雷达散射截面，并评估舰船被敌方雷达设备探测的概率或距离；
所述多物理场特征预报评估单元中的尾流红外特征预报评估模块依据所述参数获取单元获取的冷却水的流量和温度、航速、吃水深度、海洋温度分层、海面海况计算此时舰船的尾流红外特征-海面温差，并评估舰船被敌方红外设备探测的概率或距离；
所述多物理场特征预报评估单元中的水动力尾迹特征预报评估模块依据所述参数获取单元获取的航速、吃水深度、海洋密度分层、海面海况计算此时舰船的水动力尾迹特征-海面波高，并评估舰船被敌方合成孔径雷达设备探测的概率或距离；
所述多物理场特征预报评估单元中的气泡尾迹特征预报能评估模块依据所述参数获取单元获取的航速、推进器转速、吃水深度、海面海况计算此时舰船的气泡尾迹特征-气泡密度，并评估舰船被敌方气泡探测设备探测的概率或距离。
3.如权利要求1或2所述的舰船多物理场特征预报及评估系统，其特征在于：所述舰船的航速、吃水深度、海洋环境参数由海洋环境、航速和吃水深度参数获取模块从舰船的导航系统中获取。
4.如权利要求3所述的舰船多物理场特征预报及评估系统，其特征在于：所述海洋环境、航速和吃水深度参数获取模块设置在舰船的指挥室内，通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连。
5.如权利要求1或2所述的舰船多物理场特征预报及评估系统，其特征在于：舰船所排放的冷却水的流量和温度由冷却水排放参数获取模块获得；
所述冷却水排放参数获取模块包括：通过信号传输电缆相连的冷却水排放参数传感器和冷却水排放参数采集模块；所述冷却水排放参数采集模块通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连；
所述冷却水排放参数传感器实时监测舰船所排放的冷却水的流量和温度；所述冷却水排放参数采集模块按设定的采集频率采集冷却水排放参数传感器的监测数据，并发送给所述多物理场特征预报评估单元。
6.如权利要求5所述的舰船多物理场特征预报及评估系统，其特征在于：所述冷却水排放参数获取模块布置于舰船的动力舱，通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连。
7.如权利要求1或2所述的舰船多物理场特征预报及评估系统，其特征在于：所述舰船上观通导航设备的高度由观通导航设备升降参数获取模块获得；
所述观通导航设备升降参数获取模块包括：通过信号传输电缆相连的观通导航设备升降参数传感器和观通导航设备升降参数采集模块；所述观通导航设备升降参数采集模块通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连；
所述观通导航设备升降参数传感器实时监测舰船上观通导航设备的高度；观通导航设备升降参数采集模块按设定的采集频率采集观通导航设备升降参数传感器的监测数据，并发送给所述多物理场特征预报评估单元。
8.如权利要求7所述的舰船多物理场特征预报及评估系统，其特征在于：所述观通导航设备升降参数获取模块布置于舰船的指挥室，通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连。
9.如权利要求1或2所述的舰船多物理场特征预报及评估系统，其特征在于：所述舰船的推进器转速由推进器转速获取模块获得；
所述推进器转速获取模块包括：通过信号传输电缆相连的推进器转速传感器和推进器转速采集模块；所述推进器转速采集模块通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连；
所述推进器转速传感器实时监测舰船的推进器转速；推进器转速采集模块按设定的采集频率采集所述推进器转速传感器的监测数据，并发送给所述多物理场特征预报评估单元。
10.如权利要求9所述的舰船多物理场特征预报及评估系统，其特征在于：所述推进器转速获取模块布置于舰船的推进舱，通过数据传输总线与所述多物理场特征预报评估单元相连。
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