舰船回转拖曳线列阵水听器阵位预测研究.pdf

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1、V01．33No．8148舰船电子工程ShipElectronicEngineering总第230期2013年第8期舰船回转拖曳线列阵水听器阵位预测研究+万文彬朱军曹留帅(海军工程大学舰船工程系武汉430033)摘要拖曳线列阵水听器阵位定位问题是舰船辐射噪声自监测关键技术之一。论文基于观测基本原理建立了舰船回转拖曳线列阵水听器阵位的观测方程，推导了观测值与阵位参数的关系式。利用水动力学方法得到的舰船回转拖曳线列阵阵位为想定阵形，采用非线性最小方差曲线拟合的Levenberg--Marqudat(LM)算法，预报了舰船回转拖曳线列阵水听器的阵位。通过与想定阵形对比分

2、析，研究了初始阵位偏离度和时间观测标准差等对水听器阵位预测精度的影响和规律。阵位预测的最大偏差出现在水听器阵位的两端，阵位中心点的预测与想定阵位一致，表明所提出的方法可实现仅基于本船信息预测舰船定常回转拖曳线列阵的阵位。关键词舰船；拖曳线列阵；水听器；阵位；LM算法中图分类号P751DOI：10．3969／j．issnl672--9730．2013．08．049PredictingthePositionofaTowedArrayduringtheSteadyTurningofShipWANWenbinZHUJunCAoLiushuai(DepartmentofNa

3、valArchitectureEngineering，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033)AbstractPredictingthepositionofatowedarrayisoneofthekeytechnologiesthatactivelymeasuringaship’Sself--generatednoiseusingbeamformingtechnology．Establishingobservationequationinthesteadyturningofship，accordingtothefunda

4、mentalprinciplesofa—cousticmeasurement．Deducingtherelationshipbetweenthecolumnofobservationandarraypositionparameters．Usingacouplingdynamicalmodelforawarship7Stowedcable--arraysystempredictsthepositionofarray，presumesitasthetrueposition．MakinguseofthestandardLevenberg--Marqudat(LM)alg

5、orithmtopredictthepositionofarray．Researchingtheaccuracyandlawsofpredictionofpositionindifferentinitialarraypositionandtimeobservationerrors，byanalyzingthedifferencebetweenthepositionofpredictionandtrue．Themaximunerrorofpredictionoccurredatbothendsofarray．Theresultdemonstratethattheal

6、gorithmofthispapercanpredictthepositionoftowedarrayac—cordingtotheinformationsgeneratedbyitself。KeyWordsship，towedarray．hydrophone，predictionofposition，LMalgorithmClassNumberP75]1引言舰船辐射噪声水平是隐蔽性的重要指标。有多种因素要求舰船在整个服役期间周期性地监测辐射噪声。通常直接测量舰船辐射噪声需要依赖被测舰船以外的支援，因此限制了舰船辐射噪声监测经常性地开展。国外研究人员Duncan[

7、”3]提出舰船机动时通过拖曳线列阵的水听器来检测本船的辐射噪声。其中的关键技术之一就是舰船机动时拖曳线列阵水听器相对本船的阵位确定问题。拖曳线列阵水听器相对本船的空间位置预报有水动力学的方法等。朱军等人[4~8]耦合船舶操纵性运动方程与拖缆动力学方程，通过建立船缆动力学模型提出了水动力学的预报方法。Quinn[均]采用隐性Markov(马尔柯夫)算法估计了测量的阵形。RileyE“]贝0采用Kalman(卡尔曼)滤波方法对测量结果进行了阵位预报。Quinn和Gray的阵位估计只是针对阵位为直线状态。Duncan[3]认为直接采用水动力预报方法的结果偏差较大，因而将

8、水动力预报