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缓动单站纯方位目标运动分析算法

声学学报 2022年第5期47卷 612-624页

作者：袁猛笪良龙王超孙芹东海军潜艇学院青岛266199 青岛海洋科学与技术国家实验室青岛266237

纯方位目标运动分析对于隐蔽状态下的态势评估具有重要意义。针对缓动单站平台对海上目标的探测问题,基于运动目标的方位历程图,提出一种纯方位目标运动分析(TMA)算法。在探测平台准静止、目标运动状态恒定且探测单目标的条件下,该算法... 详细信息

纯方位目标运动分析对于隐蔽状态下的态势评估具有重要意义。针对缓动单站平台对海上目标的探测问题,基于运动目标的方位历程图,提出一种纯方位目标运动分析(TMA)算法。在探测平台准静止、目标运动状态恒定且探测单目标的条件下,该算法可利用构建的运动模型精确拟合出目标的方位历程变化曲线,进而有效解算出目标的速度初距比、航向角、过正横时间及过正横方位角等目标要素。2020年5月在南海某海区利用搭载于3台低速无人航行器上的单矢量水听器进行了探测试验,将收集到的试验数据对算法进行了验证,结果表明,模型解算结果与参考值的速度初距比均方根误差小于1 h^(-1),目标航向角均方根误差为6.6°,过正横时间均方根误差为77.4 s。试验数据处理结果验证了算法的适用性。

关键词：纯方位目标运动分析均方根误差态势评估航向角目标要素海上目标运动模型无人航行器

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空气背衬压电圆管和压电球壳耐压性能研究

压电与声光 2019年第6期41卷 824-829页

作者：王文龙笪良龙海军潜艇学院航海观通系山东青岛266199 海洋科学与技术国家实验室山东青岛266237

为了解决大深度水听器的耐压问题,对空气背衬压电圆管和压电球壳换能器的强度与稳定性失效进行了理论计算,并使用有限元仿真软件对其进行结构静力仿真和特征值屈曲仿真。计算和仿真结果表明,空气背衬压电圆管和压电球壳自身具有相当的... 详细信息

为了解决大深度水听器的耐压问题,对空气背衬压电圆管和压电球壳换能器的强度与稳定性失效进行了理论计算,并使用有限元仿真软件对其进行结构静力仿真和特征值屈曲仿真。计算和仿真结果表明,空气背衬压电圆管和压电球壳自身具有相当的耐压性能,可以用于制作耐压3 km以上的大深度水听器。随后制作了1个直径φ30 mm、厚3 mm的压电球壳水听器,并通过了30 MPa耐压测试。最后采用有限元仿真法研究了高静水压对压电圆管和压电球壳换能器灵敏度的影响。仿真结果显示,高静水压会导致压电圆管和压电球壳换能器灵敏度损失,且静水压越高,灵敏度损失越快。

关键词：压电圆管压电球壳耐压结构静力仿真特征值屈曲仿真灵敏度

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海洋观测无人艇发展现状与展望

中国造船 2022年第5期63卷 256-271页

作者：孙文祺王文龙姜兆祯张延厚笪良龙海军潜艇学院青岛266199

近年来我国在无人艇领域取得了大量研究成果,但还需要对无人艇的关键技术进行持续深入的系统研究。论文针对无人艇在海洋观测领域的实际应用,归纳了国内外典型无人艇的技术特点。从动力装置、航路规划和运动控制这3个核心方面对无人艇... 详细信息

近年来我国在无人艇领域取得了大量研究成果,但还需要对无人艇的关键技术进行持续深入的系统研究。论文针对无人艇在海洋观测领域的实际应用,归纳了国内外典型无人艇的技术特点。从动力装置、航路规划和运动控制这3个核心方面对无人艇研究的进展和已取得的成果进行概述,总结了海洋观测无人艇的关键技术和发展难点,分析现有研究存在的不足之处,结合发展现状对其未来的研究趋势作出展望。

关键词：无人艇研究现状关键技术海洋观测

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基于异方差伪线性模型的纯方位目标要素估计

探测与控制学报 2017年第2期39卷 7-12页

作者：赵建昕笪良龙海军潜艇学院山东青岛266071

针对伪线性跟踪估计器假定误差项之间不相关且方差相等,导致利用最小二乘方法得到的目标要素的估计不是最优无偏估计的问题,提出了基于异方差伪线性模型的加权目标运动要素估计方法。该方法考虑了经典的伪线性模型误差项中随时间变化的... 详细信息

针对伪线性跟踪估计器假定误差项之间不相关且方差相等,导致利用最小二乘方法得到的目标要素的估计不是最优无偏估计的问题,提出了基于异方差伪线性模型的加权目标运动要素估计方法。该方法考虑了经典的伪线性模型误差项中随时间变化的异方差部分,首先通过方位信息估计出瞬时距离与初始距离比,得到伪线性模型误差项中的异方差部分的估计,然后利用加权最小二乘方法,得到了理论上目标要素的最优无偏估计。数值仿真和实验数据验证表明,该方法优于经典纯方位伪线性化方法。

关键词：信息处理技术目标运动分析加权最小二乘估计纯方位

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冬季冲绳海域地形及黑潮对声传播的影响

声学学报 2023年第4期48卷 802-810页

作者：殷丽君张林孙雪海段嘉希笪良龙海军潜艇学院青岛266199 青岛海洋科学与技术国家实验室青岛266237

冲绳海域地形复杂且冬季存在较强的黑潮海洋锋,利用数值实验研究斜坡地形和海洋锋同时存在时由浅海至深海的声传播特性。海洋模式数值预报环境数据表明,分布于冲绳海槽斜坡上方的海洋锋导致该海域上层水体声速存在水平变化,纬度越高,水... 详细信息

冲绳海域地形复杂且冬季存在较强的黑潮海洋锋,利用数值实验研究斜坡地形和海洋锋同时存在时由浅海至深海的声传播特性。海洋模式数值预报环境数据表明,分布于冲绳海槽斜坡上方的海洋锋导致该海域上层水体声速存在水平变化,纬度越高,水平变化越大。利用抛物方程声场模型计算声传播损失,通过简正模态分析存在表面声道的环境中声能量分布,利用声线轨迹图解释海底斜坡和海洋锋对声传播的影响。结果表明:声源频率低于表面声道截止频率时,声传播主要受海底地形影响;声源频率高于表面声道截止频率时,位于表面声道内的声源激发的声能量主要在表面声道传播,部分声能量从表面声道泄漏沿斜坡向深海传播,位于表面声道深度以下的声源激发的声能量主要沿斜坡向深海传播,斜坡地形导致表面声道下方至共轭深度这一深度范围呈现为声影区,海洋锋的存在可导致表面声道传播损失变化明显,影响程度与声源深度有关。

关键词：黑潮海洋锋表面声道声传播海底地形

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基于MEMS姿态传感器的声矢量传感器设计

中国惯性技术学报 2016年第4期24卷 531-536页

作者：笪良龙孙芹东王文龙王超海军潜艇学院青岛266199

针对声矢量传感器姿态变化难以准确测量导致目标测向精度低的现状,设计一种微型MEMS姿态传感器,并将其封装在声矢量传感器内部,实现基于MEMS姿态传感器的声矢量传感器设计。首先根据声矢量传感器姿态测量与校正原理,采用四元数姿态解算... 详细信息

针对声矢量传感器姿态变化难以准确测量导致目标测向精度低的现状,设计一种微型MEMS姿态传感器,并将其封装在声矢量传感器内部,实现基于MEMS姿态传感器的声矢量传感器设计。首先根据声矢量传感器姿态测量与校正原理,采用四元数姿态解算方法及扩展卡尔曼滤波器设计MEMS姿态传感器,并对其进行姿态精度测试;然后基于MEMS姿态传感器进行声矢量传感器样机设计、制作、参数测试;最后对样机进行了海上实验,结果表明,通过姿态校正后声矢量传感器目标方位估计精度与GPS推算方位精度一致,验证了利用MEMS姿态传感器设计声矢量传感器的可行性。

关键词：声矢量传感器 MEMS姿态传感器姿态校正扩展卡尔曼滤波器

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基于球形压电陶瓷的耐压水听器

应用声学 2020年第2期39卷 268-274页

作者：王文龙笪良龙尹航海军潜艇学院青岛266199 海洋科学与技术国家实验室青岛266237

利用球形压电陶瓷自身所具有的耐压能力,采用径向极化空气背衬压电球壳换能器作为声学接收敏感元件,设计并制作了一种球形耐压水听器。首先对其低频开路接收灵敏度和谐振频率等声学特性进行了分析和有限元仿真,然后对其强度和稳定性等... 详细信息

利用球形压电陶瓷自身所具有的耐压能力,采用径向极化空气背衬压电球壳换能器作为声学接收敏感元件,设计并制作了一种球形耐压水听器。首先对其低频开路接收灵敏度和谐振频率等声学特性进行了分析和有限元仿真,然后对其强度和稳定性等耐压性能进行了分析和有限元仿真,最后对其声学性能和耐压能力进行了测试。测试表明,该球形耐压水听器的直径为36 mm,工作频段为50 Hz10 kHz,低频接收灵敏度为􀀀198:4 dB(0 dB=1 V/Pa),等效自噪声谱级为46.5 dB@1 kHz,其耐压深度可达3000 m。该耐压水听器为大深度水听器设计提供了参考,在深水声学领域具有重要的应用价值。

关键词：压电球壳耐压水听器

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频率自适应最优权重阵列干涉条纹处理技术

声学学报 2017年第3期42卷 257-266页

作者：徐国军赵建昕笪良龙韩梅海军潜艇学院青岛266199

考虑长基线水平阵列波束形成对声场模态呈现的滤波特征,建立了一种随频率改变滤波通带的阵列权矢量设计方法。基于简正波理论,结合声场波束形成特点,在分析了常规波束形成信号LOFAR谱图干涉条纹的清晰度和条纹结构不同于单水听器输出信... 详细信息

考虑长基线水平阵列波束形成对声场模态呈现的滤波特征,建立了一种随频率改变滤波通带的阵列权矢量设计方法。基于简正波理论,结合声场波束形成特点,在分析了常规波束形成信号LOFAR谱图干涉条纹的清晰度和条纹结构不同于单水听器输出信号条纹现象基础上,采用线性等式约束的二次优化模型,给出了一种频率自适应的最优权重估计。数值仿真验证和试验数据分析表明,利用该方法设计的最优权重阵列波束处理,可以滤波出SRBR(Surface-Reflected Bottom-Reflected)或N-SRBR(Non-Surface-Reflected Bottom-Reflected)模态组成的波束形成信号,信号谱图干涉条纹斜率与理论分析基本一致。

关键词：干涉条纹水听器简正波条纹结构常规波束形成滤波通带 Bottom 输出信号权矢量相速度

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浅海环境中矢量水听器角度谱特性

声学学报 2018年第1期43卷 12-22页

作者：侯文姝笪良龙孙芹东海军潜艇学院

为探明远场舰船噪声和近场平台噪声声能流相互作用的机制对矢量水听器角度谱特性的影响,基于简正波矢量场理论,构建舰船平台噪声声场模型,获得与海上实验结果相符的声能流角度谱特性,声能流方向均随频率变化。对远场舰船噪声声能流和近... 详细信息

为探明远场舰船噪声和近场平台噪声声能流相互作用的机制对矢量水听器角度谱特性的影响,基于简正波矢量场理论,构建舰船平台噪声声场模型,获得与海上实验结果相符的声能流角度谱特性,声能流方向均随频率变化。对远场舰船噪声声能流和近场平台噪声声能流相互作用进行仿真,两者声能流强度的此消彼长使角度谱出现4种条纹,与海上实验获得的角度谱特性一致,导致目标方位估计出现误差,且不同频带上的结果不一致。说明两个声能流相互作用时,影响合成能流角度谱特性的主要因素是两者的声压级之差,为浅海中同时存在多个声源时的目标方位估计提供参考。

关键词：水听器舰船噪声点声源声能流水平方位角谱特性浅海环境