海洋高频声传播模型仿真【开题报告】

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1、毕业设计开题报告海洋技术海洋高频声传播模型仿真一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义我国的声纳技术在经历了80年代的蓬勃发展以后已经突破了许多重要的技术关键，取得了很大的进步。然而，与国外先进声纳设备相比，我国声纳技术相对国际先进水平仍然存在一定的差距，声纳设备的研制面临严重的挑战。其中主要的原因是我国声纳研制的周期较长，而声纳仿真技术无疑是缩短研制周期的一个强有力的工具。对声纳性能进行仿真预报在声纳研制的不同阶段都具有很重要的意义。在立项和指标论证阶段，仿真应用于风险评估，从产品的效用、性能、费用、进度

2、等方面进行立项分析，对于选定的作战环境，确定战术技术指标，进行系统综合分析，确定作战任务是由一台声纳完成还是由几台声纳构成综合声纳系统来完成，是否纳入到包括其他系统在内的作战指挥系统等；在方案论证阶段，仿真用于选择系统各部分的组成，优化系统结构，确定分机指标分配及参数选择，检验整个系统是否满足总的战术指标，进行可靠性计算分析；在系统设计阶段，根据分配的分机指标，选定合理的模块、分机结构及技术参数，优化设计方案；在使用阶段，仿真用于声纳演示和声纳员培训。应用显控台切换工作方式，使之适合于不同的作战环境，选择不同的画面，

3、观察海洋声学特性及目标方位、距离、运动状态，训练声纳员熟悉操作声纳设备。如果抛开声纳的显示和控制，那么声纳仿真主要是数学仿真，就是将与海洋环境、水下目标有关的传播、噪声、混响和水声设备信号处理流程模拟成相应的数学模型，并将这些数学模型按它们内在的关系和声纳信号处理过程连接起来运行，得到用于声纳设计和声纳使用的结果。其中对于声纳接收信号的仿真是声纳仿真的一个重要部分。国内外对于高频声纳的仿真建模研究已经取得了一些成果，如综合声系统仿真模型CASS、浅海主动声纳模型SWAMI、声模型BAM等，另外还有一些较成熟的声纳仿真

4、系统：声纳仿真系统SST、环境仿真AWESIM、任务仿真模型CANTASS和INSPIRE等。综合声系统仿真模型CASS曾在加利弗里亚南部浅海成功模拟鱼雷声学平台，在1998年发展为仿真水雷作战系统平台，现在CASS是AN/SQQ-32探雷声纳的主要工具，该声纳系统有多操作频率，可以从两个独立的声纳阵列采集声学数据、收集环境参数，多处理器结构使该系统可以在港口和近岸等高混响地区探雷，低工作频率使该系统可以在浅海远距离探雷；SWAMI是一种基于简正波理论的建模方法，利用PROLOS理论计算传播损失，其结构设计比较灵活，

5、部分模块可直接导入实测数据；SST由RobertGodard制造，其主要的输出是进入换能器和波束形成器之后的信号，以随机的多路时间序列表示，它的传播模型基于GRAB理论，但由于没有海底层的模型，频率的计算范围有很大的限制，适用于浅海几kHz的频率下；AWESIM是由WilliamBeatty制作，起初是用来仿真被动声纳的工作过程，研究侧重于目标的辐射噪声的特性上，很难完成一些复杂的脉冲信号的处理；CANTASS和INSPIRE是加拿大阵列系统处理公司提供的两个声纳计算模型，其中CANTASS是被动声纳模型，不能计算环

6、境参数与距离有关的情况，而INSPIRE是设计用来仿真高频声纳的，但其计算传播损失的公式过于简单。以上的这些仿真模型对于不同模块采用了不同的建模方法，因此其适用范围都大不相同，迄今为止还没有一种仿真系统可灵活的适用于各种仿真条件。总结:上面主要讲述了对已有高频声纳仿真技术的一些介绍。可以这么说，高频声纳仿真技术不管对军事还是国民经济都有着重要意义，例如用于目标的探测和识别，高频声纳发射信号可以打到水下目标如潜艇、鱼雷等时经由目标散射返回到接收水听器处的声信号。再如高频声纳发射信号经过信道传输到达接收水听器的接收信号，

7、这可以用于水下通讯、定位，导航等。所以高频声纳仿真技术的研究十分重要。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：基本内容：通过查找文献资料，找出高频声纳仿真信号研制的意义，同时对高频声纳的几类接收信号进行仿真建模，从而确定这几类接收信号的意义。主要问题：对主动声纳的发送信号，主动声纳的接收信号以及混响仿真。三、研究步骤、方法及措施：研究步骤、方法:1、了解目前的高频声纳仿真技术；2、收集与论题相关的文献资料；3、制定论文完成的进度规划，安排好时间；4、阅读文献材料，进行实验，对结果进行综合分析，完成论文，通过指导老师检查

8、；5、准备论文答辩。措施：图书馆查找相关的书籍、期刊、杂志等，通过上网寻找相关的一些资料，查看当代对该技术的研究成果和最新的动态。然后通过对这些资料的学习和研究进一步的熟悉和理解设计所需的相关知识。在设计过程中及时与指导老师探讨，对不了解的问题及时向老师请教。四、参考文献[1]Dr.DianaMcCammon.ActiveSonarModeli