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基于STPA的潜艇鱼雷发射控制系统安全性分析

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系统工程理论与实践 2019年第12期39卷 3208-3216页

作者：秦楠马亮黄锐海军潜艇学院

针对潜艇鱼雷发射控制系统,提出一套基于系统理论过程分析(system theoretic process analysis,STPA)的安全性分析方法.借助XSTAMPP安全工程平台,以鱼雷发射阶段解脱武器制动动作为案例,利用所提方法进行了安全性分析.同时改进传统STPA... 详细信息

针对潜艇鱼雷发射控制系统,提出一套基于系统理论过程分析(system theoretic process analysis,STPA)的安全性分析方法.借助XSTAMPP安全工程平台,以鱼雷发射阶段解脱武器制动动作为案例,利用所提方法进行了安全性分析.同时改进传统STPA致因场景分析模型,生成精细化的系统安全要求,并利用线性时序逻辑(linear temporal logic,LTL)对生成的安全要求进行规范化描述,克服了传统STPA分析结果使用自然语言描述的局限性,为进一步的模型安全性验证提供理论支撑,同时为系统操作员提供辅助决策.

关键词：系统理论过程分析(STPA) 发射控制致因分析线性时序逻辑(LTL) XSTAMPP

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潜射线导鱼雷蛇形弹道设计及仿真研究

兵工学报 2020年第1期41卷 196-201页

作者：王顺杰许兆鹏朱伟良野学范海军潜艇学院

在线导鱼雷攻击过程中,当只有目标方位信息且目标舷角很小时不利于鱼雷捕获目标,为解决该问题,阐述了蛇形弹道搜索的概念,提出了2种线导鱼雷蛇形弹道搜索使用时机。建立蛇形弹道搜索控制模型,并进行了仿真验证。研究结果表明:采用线导... 详细信息

在线导鱼雷攻击过程中,当只有目标方位信息且目标舷角很小时不利于鱼雷捕获目标,为解决该问题,阐述了蛇形弹道搜索的概念,提出了2种线导鱼雷蛇形弹道搜索使用时机。建立蛇形弹道搜索控制模型,并进行了仿真验证。研究结果表明:采用线导加尾流自导蛇形弹道搜索在只有目标方位信息且小目标舷角情况下可以有效提高鱼雷捕获目标尾流的概率,为解决进入尾流舷别不确定给攻击带来的问题,又提出了利用尾流自导加声自导攻击目标的组合使用方法,该方法可保证鱼雷命中目标概率;采用线导加声自导蛇形弹道搜索在目标方位无效情况下可以有效扩大鱼雷机动范围,捕获目标概率要高于直航搜索捕获目标概率。

关键词：线导鱼雷蛇形弹道尾流自导目标舷角搜索导引方法

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基于单阵元垂向变深的目标被动定位方法

仪器仪表学报 2018年第3期39卷 231-241页

作者：杨刚韩树平柳文明徐景峰海军潜艇学院

提出一种基于单阵元垂向变深的目标被动定位方法,为提升潜航器被动声纳的水下探测能力提供了一种新思路。针对线谱目标,通过单阵元的垂直变深采样,获得垂向空间目标声场的非时间同步数据,利用给出的补偿矩阵,对数据的相位进行补偿,进而... 详细信息

提出一种基于单阵元垂向变深的目标被动定位方法,为提升潜航器被动声纳的水下探测能力提供了一种新思路。针对线谱目标,通过单阵元的垂直变深采样,获得垂向空间目标声场的非时间同步数据,利用给出的补偿矩阵,对数据的相位进行补偿,进而等效为以单阵元不同变深点为阵元的垂直阵列数据,然后将补偿后数据的测量场与合成阵元位置处计算的拷贝场求匹配,实现目标的深度、距离定位。数值仿真表明,通过单阵元垂向变深采样的方式,结合一定的算法补偿可以在垂直方向合成一定孔径的垂直阵列,实现目标深度、距离的估计。

关键词：单阵元垂向变深合成孔径匹配场

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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

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目标运动要素自主隐蔽解析的微分进化策略

系统工程与电子技术 2020年第2期42卷 277-283页

作者：单玉浩杨晓东王旺海军潜艇学院

针对传统目标运动要素自主隐蔽解析中存在的噪声适应性差等问题,提出要素自主解析的微分进化策略。首先,简要论述了目标运动要素的自主隐蔽解析过程;其次,推导要素自主解析的协方差传播过程,给出目标运动要素方差与目标观测方位方差的... 详细信息

针对传统目标运动要素自主隐蔽解析中存在的噪声适应性差等问题,提出要素自主解析的微分进化策略。首先,简要论述了目标运动要素的自主隐蔽解析过程;其次,推导要素自主解析的协方差传播过程,给出目标运动要素方差与目标观测方位方差的对应关系,分析方位观测均方差对要素自主解析结果的影响;再次,提出了微分进化算法对自主解析模型的优化策略;最后,对优化策略进行仿真验证。结果表明,当方位存在0.1°的均方误差时,初距D0均方误差约为12 Cab,速度分量Vmx、Vmy均方误差分别约为5 Kn、6 Kn,通过微分进化策略优化后明显提高了要素自主解析结果的精度。

关键词：要素解算最小二乘估计协方差传播方位误差微分进化

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解调带宽对船舶辐射噪声调制谱的影响

声学学报 2018年第6期43卷 925-933页

作者：程玉胜王森丁超刘启军海军潜艇学院

利用傅里叶分解原理建立了幅度调制的船舶辐射宽带噪声信号数学模型，导出了基于平方解调算法船舶辐射噪声调制谱数学表达式。通过理论分析和仿真计算得到了关于调制谱分析两个新的结论：（1）解调性能与解调处理带宽关系：在声呐接收... 详细信息

利用傅里叶分解原理建立了幅度调制的船舶辐射宽带噪声信号数学模型，导出了基于平方解调算法船舶辐射噪声调制谱数学表达式。通过理论分析和仿真计算得到了关于调制谱分析两个新的结论：（1）解调性能与解调处理带宽关系：在声呐接收的船舶辐射噪声各频带调制度相同时，解调性能正比于解调所采用的带通滤波带宽，解调所采用的带通滤波带宽越宽，解调谱信噪比越高；（2）宽带解调谱和子频带解调谱之间关系：船舶辐射噪声宽带解调谱可以近似认为各子频带解调谱之和。为了验证以上两点结论，对实际船舶辐射噪声解调谱进行了相应处理，结果与仿真计算吻合较好。

关键词：船舶辐射噪声解调算法调制谱带宽解调性能仿真计算带通滤波数学表达式

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振管式传感器的模态实验与仿真

大连海事大学学报 2007年第1期33卷 131-134页

作者：丁立勋何立涛青岛远洋船员学院机电系山东青岛266071 海军潜艇第一基地山东青岛266073

从振管式传感器结构离散化入手,采用数学方法对其进行矩阵分析,并以矩阵形式给出振管的振动方程.然后通过对矩阵的求解分析,得到振动频率和主振型的矩阵表达式.再用Matlab工具建立连续线性杆元模型,进而求得其频率和振型.最后,通过模态... 详细信息

从振管式传感器结构离散化入手,采用数学方法对其进行矩阵分析,并以矩阵形式给出振管的振动方程.然后通过对矩阵的求解分析,得到振动频率和主振型的矩阵表达式.再用Matlab工具建立连续线性杆元模型,进而求得其频率和振型.最后,通过模态实验验证实物模型与仿真模型的差异,将其结果与模型分析相联系,证明振管的数学模型是正确的.

关键词：振管式传感器模态实验连续线性杆元模型

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SINS/LBL组合导航序贯滤波方法

仪器仪表学报 2017年第5期38卷 1071-1078页

作者：高胜峰陈建华朱海海军潜艇学院青岛266199

在长基线水声定位系统(LBL)实际应用过程中,由于信标作用距离限制、障碍物遮挡等多种原因,使得水下无人航行器(UUV)可能无法接收到所有信标的应答信号而产生量测更新延迟问题。对UUV在无法接收到所有信标信号时的导航滤波算法进行了研究... 详细信息

在长基线水声定位系统(LBL)实际应用过程中,由于信标作用距离限制、障碍物遮挡等多种原因,使得水下无人航行器(UUV)可能无法接收到所有信标的应答信号而产生量测更新延迟问题。对UUV在无法接收到所有信标信号时的导航滤波算法进行了研究;结合捷联惯性导航系统(SINS)误差模型和声速误差,建立了SINS/LBL组合导航模型,并将异步量测序贯处理方法引入该模型,实现了SINS/LBL组合导航滤波算法的实时量测更新;通过湖上试验数据分析,对比了SINS/LBL组合导航序贯滤波方法与常规方法的位置误差。结果表明,该方法即使在应答信号有缺失的情况下,仍然能够利用有限的应答信号量测值进行实时量测更新,保障了组合导航的精度。

关键词：组合导航序贯滤波水下无人航行器捷联惯导长基线

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一种双基地声呐直达波干扰抑制的高分辨算法

电子与信息学报 2015年第12期37卷 2929-2934页

作者：徐景峰韩树平舒象兰马鑫董永峰海军潜艇学院青岛266042

针对双基地声呐系统中存在强直达波干扰掩蔽目标回波的问题,该文在双基地配置已知的前提下,提出一种直达波抑制的高分辨算法。该方法在约束条件下将N维空间划分为两个正交子空间,将平滑最小方差无畸变响应(MVDR)算法的扫描权矩阵分解到... 详细信息

针对双基地声呐系统中存在强直达波干扰掩蔽目标回波的问题,该文在双基地配置已知的前提下,提出一种直达波抑制的高分辨算法。该方法在约束条件下将N维空间划分为两个正交子空间,将平滑最小方差无畸变响应(MVDR)算法的扫描权矩阵分解到各子空间,在约束子空间使用输出功率最小化法则得到最优权。仿真结果表明,在仅能提供直达波大致方位的情况下,该方法在约束方向提供比常规波束零点更深的零陷,并能对多个未知的相干信号进行无畸变输出。该算法在抑制强直达波干扰的同时具有对多个相干目标信号高分辨的能力。

关键词：双基地声呐直达波干扰抑制零陷高分辨