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转向机动条件下利用拖船航迹的拖线阵阵形估计

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国防科技大学学报 2020年第4期42卷 71-77页

作者：奚畅蔡志明袁骏海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033

针对水动力模型(water-pulley模型)适用范围有限的问题,提出一种对拖船航迹进行平滑得到拖线阵声阵段运动轨迹,进而实现阵形估计的方法。通过分析缆的稳态振荡响应特性,近似认为声阵段上各点沿同一轨迹运动;设计平滑窗将拖船回转机动航... 详细信息

针对水动力模型(water-pulley模型)适用范围有限的问题,提出一种对拖船航迹进行平滑得到拖线阵声阵段运动轨迹,进而实现阵形估计的方法。通过分析缆的稳态振荡响应特性,近似认为声阵段上各点沿同一轨迹运动;设计平滑窗将拖船回转机动航迹平滑为声阵段航迹,并将其拓展应用于拖船转向机动的情况;利用平滑窗的一部分对距离拖船不足平滑窗宽度的航迹部分进行平滑得到当前拖缆段阵形,从而实现转向机动过程中全阵阵形的实时估计。仿真结果表明:若拖线阵由间隔为5 m的81个阵元构成,所提出的方法与朴素water-pulley模型相比可以使转向机动过程中的平均阵增益提高约0.8 dB,平均方位估计偏差减小约4.7°。利用仿真结果分析算法的输入敏感性,对阵形估计方法进行简化使其更易于工程实现,海试数据验证表明简化的方法可行、有效。

关键词： water-pulley模型拖线阵阵形估计转向机动航迹平滑

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双基地声纳探测范围分析

兵工学报 2007年第7期28卷 839-843页

作者：杨丽蔡志明海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033

双基地声纳在一定程度上综合了单基地主动和被动声纳的优点,具有扩大探测范围的优势,但并不能够在全方位上都获得探测距离优势,在某些方位上甚至不如等效单基地声纳。在双基地声纳系统中,根据能量关系推导出双基地声纳系统最大可探测范... 详细信息

双基地声纳在一定程度上综合了单基地主动和被动声纳的优点,具有扩大探测范围的优势,但并不能够在全方位上都获得探测距离优势,在某些方位上甚至不如等效单基地声纳。在双基地声纳系统中,根据能量关系推导出双基地声纳系统最大可探测范围的数学模型,并进一步定量分析了基线长度、等效半径与探测范围和各个方位上的探测距离的关系,提出了优势区域、优势角的概念。在此基础上,给出了不同情况下双基地声纳的几种优化使用配置方案。

关键词：声学双基地声纳等效单基地声纳等效半径优势区域优势角探测范围

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对信号长度不敏感的瞬态信号检测方法

电子学报 2017年第6期45卷 1356-1361页

作者：游波蔡志明武昌工学院信息工程系湖北武汉430065 海军工程大学水声工程系湖北武汉430033

针对检测未知长度瞬态信号时累积和方法性能下降的问题,提出对瞬态信号长度不敏感的累积和检测方法.首先建立信号长度失配累积和方法检测模型,然后比较了该方法和常规累积和方法在长度匹配和失配情况下的理论和仿真检测性能,并利用海试... 详细信息

针对检测未知长度瞬态信号时累积和方法性能下降的问题,提出对瞬态信号长度不敏感的累积和检测方法.首先建立信号长度失配累积和方法检测模型,然后比较了该方法和常规累积和方法在长度匹配和失配情况下的理论和仿真检测性能,并利用海试单通道波束形成后数据对两种方法进行了比较.结果表明,本文所述方法对未知长度瞬态信号检测性能稳定,且优于长度失配时的常规累积和方法.

关键词：累积和检验瞬态信号检测未知信号长度被动声纳检测

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变尺度概率净化法的优化

物理学报 2005年第10期54卷 4596-4601页

作者：姜可宇蔡志明海军工程大学电子工程学院武汉430033

变尺度概率净化法是一种混沌时间序列非线性动力学降噪方法,该方法需对整个相空间点列做联合处理,因此算法的计算量和所需内存量会随着每个轨道点的修正参考点数和嵌入维数的增加而呈指数增长.根据变尺度概率净化法的特点,对前向概率和... 详细信息

变尺度概率净化法是一种混沌时间序列非线性动力学降噪方法,该方法需对整个相空间点列做联合处理,因此算法的计算量和所需内存量会随着每个轨道点的修正参考点数和嵌入维数的增加而呈指数增长.根据变尺度概率净化法的特点,对前向概率和转移概率的估计方法作了一些改进,使算法的运算量减小到了原来的0·27左右,而降噪性能并没有下降,并提出了数据较长情况下的算法实现结构,大大降低了算法运行所需内存.

关键词：混沌非线性动力学降噪最大后验概率估计变尺度概率净化转移概率净化法变尺度算法实现优化

Leg-by-leg机动条件下纯方位跟踪的观测站机动策略

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系统工程与电子技术 2021年第9期43卷 2413-2421页

作者：奚畅蔡志明袁骏海军工程大学电子工程学院湖北武汉430000

针对观测站机动前目标距离未知导致无法计算Fisher信息矩阵(Fisher information matrix,FIM)的问题,从粗估目标初始距离和减小粗估误差对FIM行列式影响两方面着手,提出在转向前计算FIM进而设计机动策略的方法。首先,在修正极坐标系下建... 详细信息

针对观测站机动前目标距离未知导致无法计算Fisher信息矩阵(Fisher information matrix,FIM)的问题,从粗估目标初始距离和减小粗估误差对FIM行列式影响两方面着手,提出在转向前计算FIM进而设计机动策略的方法。首先,在修正极坐标系下建立系统模型,描述了观测站leg-by-leg机动模式下FIM的计算方法。其次,通过假设目标速度实现目标初始状态粗估,提出使归一化初始距离粗估误差最小的目标速度假设方法。然后,对FIM行列式进行近似及多项式展开,通过控制前后leg段比例以减小状态粗估误差对FIM行列式的影响。最后,利用仿真验证了所提机动策略设计方法的可行性和有效性。结果表明,对于典型的水下目标跟踪场景,FIM行列式的有效估计概率为76.7%,平均的相对估计误差为0.12。

关键词：机动策略纯方位跟踪 leg-by-leg机动修正极坐标系 Fisher信息矩阵

被动声纳粒子滤波检测前跟踪的检测门限设置方法

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电子学报 2022年第7期50卷 1722-1734页

作者：奚畅蔡志明袁骏海军工程大学电子工程学院湖北武汉430000

对于粒子滤波检测前跟踪算法,在被动声纳观测量满足指数分布的情况下,本文提出一种按照系统要求的虚警概率设置检测门限的方法.首先,利用贝叶斯定理推导了后验概率比表达式;然后,设置对数后验概率比为检验统计量,通过积分运算离散化处理... 详细信息

对于粒子滤波检测前跟踪算法,在被动声纳观测量满足指数分布的情况下,本文提出一种按照系统要求的虚警概率设置检测门限的方法.首先,利用贝叶斯定理推导了后验概率比表达式;然后,设置对数后验概率比为检验统计量,通过积分运算离散化处理和Jacobian定理对其进行简化;最后,在不存在目标的情况下分析检验统计量的概率分布特性,得到一定虚警概率要求下检测门限的解析表达式,利用有目标和没有目标情况下观测单元的统计特性差异,证明了在控制虚警概率的同时可以实现对目标的检测.蒙特卡洛仿真结果表明,利用所提的门限设置方法得到的虚警概率与系统要求的虚警概率之间偏差小于0.01,检测概率大于0.95.

关键词：检测前跟踪粒子滤波检测门限指数分布

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任意形状旁瓣波束形成技术研究

电子学报 2005年第12期33卷 2157-2160页

作者：幸高翔蔡志明海军工程大学电子工程学院电子工程系湖北武汉430033

在自适应零陷形成的基础上,提出了一种自适应加权算法,用于任意阵型阵列构成具有任意形状旁瓣的波束图,并考虑基元方向性对波束图的影响.给出了实现自适应加权算法的三个步骤,预先设定所需旁瓣形状及旁瓣级,采用循环,最终使旁瓣与预设... 详细信息

在自适应零陷形成的基础上,提出了一种自适应加权算法,用于任意阵型阵列构成具有任意形状旁瓣的波束图,并考虑基元方向性对波束图的影响.给出了实现自适应加权算法的三个步骤,预先设定所需旁瓣形状及旁瓣级,采用循环,最终使旁瓣与预设形状吻合.将该算法用于均匀线阵和抛物线阵,均得到期望的结果,并与道夫-切比雪夫加权作了相应比较.研究表明,基元的方向性对该算法波束形成的影响很小,新算法可以消除基元宽带方向性对波束的影响.

关键词：波束形成任意形状旁瓣自适应加权基元方向性

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水中混响的混沌属性分析

声学学报 2002年第6期27卷 497-501页

作者：蔡志明郑兆宁杨士莪海军工程大学电子工程学院南京211800 哈尔滨工程大学水声研究所哈尔滨150001

用非线性动力学的理论方法分析实验水池混响、湖水混响以及海洋混响时间序列,以检验记录的混响过程是否能用低维非线性动力学建模,以及是否存在混沌属性。被分析数据采自不同的地理位置、不同的底质和水文环境,对应不同的声源,有一定的... 详细信息

用非线性动力学的理论方法分析实验水池混响、湖水混响以及海洋混响时间序列,以检验记录的混响过程是否能用低维非线性动力学建模,以及是否存在混沌属性。被分析数据采自不同的地理位置、不同的底质和水文环境,对应不同的声源,有一定的代表性。分析结果表明混响可在低至4维的动力学空间中展现不自交的动力学轨道,相近轨道按指数规律扩展或敛聚,其最大 Lyapunov指数是正的且小于0.3。这个结果为混响的非线性动力学建模和基于混沌的非线性处理奠定基础。

关键词：水中混响混沌属性非线性动力学时间序列动力学建模水声探测有源探测

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混响背景下双基地声呐的探测范围分析

哈尔滨工程大学学报 2006年第4期27卷 597-602页

作者：杨丽蔡志明海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033

为了讨论混响对双基地声呐探测范围的影响,利用经验证的三维散射模型,讨论在不同入射、散射掠射角和散射方位角约束下的海底散射强度分布.根据双基地配置的几何特性,分析对混响有贡献的界面散射面积.以浅海为例分析比较不同基线长度时,... 详细信息

为了讨论混响对双基地声呐探测范围的影响,利用经验证的三维散射模型,讨论在不同入射、散射掠射角和散射方位角约束下的海底散射强度分布.根据双基地配置的几何特性,分析对混响有贡献的界面散射面积.以浅海为例分析比较不同基线长度时,混响与噪声限制下不同位置的目标在接收基地阵元输入端所形成的信干比.结果表明,混响限制下,双基地声呐的探测范围与混响强度相关.由于面临较强前向散射和侧向散射的影响以及直达波的强干扰,在近距离上,将出现探测盲区.

关键词：混响双基地声呐前向散射侧向散射探测范围