水下复杂目标声散射预报方法研究是水声技术研究中的一个重要方向,目标的散射回波是主动声呐赖以工作的基础。现代海战中,主动声呐需要对水下机动航行的复杂目标实施精确识别和跟踪,发展更加高效、实时的回波模拟方法具有十分重要的意义。本文以改进亮点模型的散射回波研究为基础,系统地开展了单壳体潜艇、双层壳体潜艇以及单双层混合壳体潜艇的散射特性建模研究、散射特性工程应用研究以及潜艇缩比模型试验研究。以亮点模型理论为基础,针对传统亮点模型预报潜艇声散射特性精细程度不高的问题,深入研究目标散射机理,突破了一些阻碍亮点模型精细化建模的理论问题,建立了能反映潜艇真实线型以及精细化声散射特性的亮点模型;针对潜艇弹性壳体的声散射问题,将分层弹性介质声传播理论引入其中,在符合实际情况下做出适当近似,最终建立起预报水下复杂目标声散射特性的亮点模型方法,开展了Benchmark缩比潜艇模型试验验证,并开发了相应的快速预报软件。本文研究总体上可分为理论基础研究、软件开发和试验验证三部分。理论基础研究部分:首先采用线性插值算法、分段合成方法以及考虑相位的方法开展新亮点模型的组合工作,具体包括半椭圆柱组合矩形平板亮点模型、变截面斜凸体结构、带倒角变截面组合斜凸体结构、梯形平板、具有凸光滑母线旋转体结构等目标,并对上述目标的亮点参数进行参数化处理。在此基础上开展单壳体潜艇、双层壳体潜艇以及单双层混合壳体潜艇的亮点建模研究,首先以Benchmark简单潜艇模型为例,在建模过程中引入了体现各部件间亮点干涉的空间相位信息,与BASIS方法计算结果的对比表明,引入相位信息后,亮点模型的建模结果是准确的,能够体现出潜艇散射声场的精细化特征。然后在双层壳体潜艇、单双层混合壳体潜艇的建模过程中引入了分层弹性介质声传播理论,得到壳体在光壳或者敷设声学覆盖层下的反射、透射系数。详细研究了光壳潜艇或者敷设声学覆盖层潜艇的声散射特性,设计了不同的敷设声学覆盖层方案,并研究不同方案对于潜艇目标强度的影响规律,采用板块元方法对建模精度进行验证。软件开发部分:在理论研究工作的基础之上,对光壳潜艇、敷设声学覆盖层潜艇的亮点模型方法进行总结,开发了“潜艇简单凸体结构目标强度预报软件”和“潜艇多亮点干涉目标强度快速预报软件”。软件基于“MATLAB GUI”平台开发,具有人机交互性强、参数设置简单的特点,为水声技术领域人员提供了一个快速预报潜艇目标强度的平台。试验验证部分:对Benchmark缩比潜艇模型开展湖上试验,将20k Hz、25k Hz以及30k Hz下的测试数据与亮点模型方法进行对比,并分析了误差产生的原因。对Benchmark缩比潜艇模型散射声场的试验测量表明,亮点模型方法是具有较高精度的。研究结果对水下目标声散射快速预报具有一定的参考价值,在快速时域回波预报方面应用前景广阔。