海洋高頻聲傳播模型仿真【開題報告】

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1、畢業(yè)設(shè)計開題報告海洋技術(shù)海洋高頻聲傳播模型仿真一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義我國的聲納技術(shù)在經(jīng)歷了80年代的蓬勃發(fā)展以后已經(jīng)突破了許多重要的技術(shù)關(guān)鍵，取得了很大的進步。然而，與國外先進聲納設(shè)備相比，我國聲納技術(shù)相對國際先進水平仍然存在一定的差距，聲納設(shè)備的研制面臨嚴重的挑戰(zhàn)。其中主要的原因是我國聲納研制的周期較長，而聲納仿真技術(shù)無疑是縮短研制周期的一個強有力的工具。對聲納性能進行仿真預(yù)報在聲納研制的不同階段都具有很重要的意義。在立項和指標論證階段，仿真應(yīng)用于風險評估，從產(chǎn)品的效用、性能、費用、進度

2、等方面進行立項分析，對于選定的作戰(zhàn)環(huán)境，確定戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標，進行系統(tǒng)綜合分析，確定作戰(zhàn)任務(wù)是由一臺聲納完成還是由幾臺聲納構(gòu)成綜合聲納系統(tǒng)來完成，是否納入到包括其他系統(tǒng)在內(nèi)的作戰(zhàn)指揮系統(tǒng)等；在方案論證階段，仿真用于選擇系統(tǒng)各部分的組成，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，確定分機指標分配及參數(shù)選擇，檢驗整個系統(tǒng)是否滿足總的戰(zhàn)術(shù)指標，進行可靠性計算分析；在系統(tǒng)設(shè)計階段，根據(jù)分配的分機指標，選定合理的模塊、分機結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計方案；在使用階段，仿真用于聲納演示和聲納員培訓。應(yīng)用顯控臺切換工作方式，使之適合于不同的作戰(zhàn)環(huán)境，選擇不同的畫面，

3、觀察海洋聲學特性及目標方位、距離、運動狀態(tài)，訓練聲納員熟悉操作聲納設(shè)備。如果拋開聲納的顯示和控制，那么聲納仿真主要是數(shù)學仿真，就是將與海洋環(huán)境、水下目標有關(guān)的傳播、噪聲、混響和水聲設(shè)備信號處理流程模擬成相應(yīng)的數(shù)學模型，并將這些數(shù)學模型按它們內(nèi)在的關(guān)系和聲納信號處理過程連接起來運行，得到用于聲納設(shè)計和聲納使用的結(jié)果。其中對于聲納接收信號的仿真是聲納仿真的一個重要部分。國內(nèi)外對于高頻聲納的仿真建模研究已經(jīng)取得了一些成果，如綜合聲系統(tǒng)仿真模型CASS、淺海主動聲納模型SWAMI、聲模型BAM等，另外還有一些較成熟的聲納仿真

4、系統(tǒng)：聲納仿真系統(tǒng)SST、環(huán)境仿真AWESIM、任務(wù)仿真模型CANTASS和INSPIRE等。綜合聲系統(tǒng)仿真模型CASS曾在加利弗里亞南部淺海成功模擬魚雷聲學平臺，在1998年發(fā)展為仿真水雷作戰(zhàn)系統(tǒng)平臺，現(xiàn)在CASS是AN/SQQ-32探雷聲納的主要工具，該聲納系統(tǒng)有多操作頻率，可以從兩個獨立的聲納陣列采集聲學數(shù)據(jù)、收集環(huán)境參數(shù)，多處理器結(jié)構(gòu)使該系統(tǒng)可以在港口和近岸等高混響地區(qū)探雷，低工作頻率使該系統(tǒng)可以在淺海遠距離探雷；SWAMI是一種基于簡正波理論的建模方法，利用PROLOS理論計算傳播損失，其結(jié)構(gòu)設(shè)計比較靈活，

5、部分模塊可直接導(dǎo)入實測數(shù)據(jù)；SST由RobertGodard制造，其主要的輸出是進入換能器和波束形成器之后的信號，以隨機的多路時間序列表示，它的傳播模型基于GRAB理論，但由于沒有海底層的模型，頻率的計算范圍有很大的限制，適用于淺海幾kHz的頻率下；AWESIM是由WilliamBeatty制作，起初是用來仿真被動聲納的工作過程，研究側(cè)重于目標的輻射噪聲的特性上，很難完成一些復(fù)雜的脈沖信號的處理；CANTASS和INSPIRE是加拿大陣列系統(tǒng)處理公司提供的兩個聲納計算模型，其中CANTASS是被動聲納模型，不能計算環(huán)

6、境參數(shù)與距離有關(guān)的情況，而INSPIRE是設(shè)計用來仿真高頻聲納的，但其計算傳播損失的公式過于簡單。以上的這些仿真模型對于不同模塊采用了不同的建模方法，因此其適用范圍都大不相同，迄今為止還沒有一種仿真系統(tǒng)可靈活的適用于各種仿真條件?？偨Y(jié):上面主要講述了對已有高頻聲納仿真技術(shù)的一些介紹?？梢赃@么說，高頻聲納仿真技術(shù)不管對軍事還是國民經(jīng)濟都有著重要意義，例如用于目標的探測和識別，高頻聲納發(fā)射信號可以打到水下目標如潛艇、魚雷等時經(jīng)由目標散射返回到接收水聽器處的聲信號。再如高頻聲納發(fā)射信號經(jīng)過信道傳輸?shù)竭_接收水聽器的接收信號，

7、這可以用于水下通訊、定位，導(dǎo)航等。所以高頻聲納仿真技術(shù)的研究十分重要。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：基本內(nèi)容：通過查找文獻資料，找出高頻聲納仿真信號研制的意義，同時對高頻聲納的幾類接收信號進行仿真建模，從而確定這幾類接收信號的意義。主要問題：對主動聲納的發(fā)送信號，主動聲納的接收信號以及混響仿真。三、研究步驟、方法及措施：研究步驟、方法:1、了解目前的高頻聲納仿真技術(shù)；2、收集與論題相關(guān)的文獻資料；3、制定論文完成的進度規(guī)劃，安排好時間；4、閱讀文獻材料，進行實驗，對結(jié)果進行綜合分析，完成論文，通過指導(dǎo)老師檢查

8、；5、準備論文答辯。措施：圖書館查找相關(guān)的書籍、期刊、雜志等，通過上網(wǎng)尋找相關(guān)的一些資料，查看當代對該技術(shù)的研究成果和最新的動態(tài)。然后通過對這些資料的學習和研究進一步的熟悉和理解設(shè)計所需的相關(guān)知識。在設(shè)計過程中及時與指導(dǎo)老師探討，對不了解的問題及時向老師請教。四、參考文獻[1]Dr.DianaMcCammon.ActiveSonarModeli