【摘 要】
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声波作为一种机械波在水下传输衰减相对较小,是水下信息传输的可靠载体,因此目前被广泛应用于水下探测的装备之一是基于声波探测的声呐（Sound Navigation and Ranging,SONAR）系统,其主要功能有目标定位与目标识别。然而针对远距离的水下探测,一方面缺乏大功率放大器等核心硬件基础,另一方面缺乏具备高精度、高实时性能的配套软件支撑。本文主要针对后一问题展开研究,即针对水下探测系统的
【基金项目】
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广东省“珠江人才计划”引进创新创业团队资助项目[2017ZT07G237]; 湖南省重点研发计划[2019GK2071]; 长沙市青年基金项目[kq2014051]; 长沙市青年基金项目[JWKJW2020JCJQZD0970002]
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声波作为一种机械波在水下传输衰减相对较小,是水下信息传输的可靠载体,因此目前被广泛应用于水下探测的装备之一是基于声波探测的声呐（Sound Navigation and Ranging,SONAR）系统,其主要功能有目标定位与目标识别。然而针对远距离的水下探测,一方面缺乏大功率放大器等核心硬件基础,另一方面缺乏具备高精度、高实时性能的配套软件支撑。本文主要针对后一问题展开研究,即针对水下探测系统的软件部分进行相关设计与实验,具体工作如下:1)建立了水下假想军事目标的目标强度仿真模型。总结了水下探测的常见各类军事目标（如:潜艇、水雷与鱼雷等）以及生物资源（如:鱼体及鱼群等）的目标强度数学模型;采用了一种有限元分析（Finite Element Analysis,FEA）软件COMSOL Multiphysics,搭建了通用潜艇目标强度的仿真模型;研究了潜艇目标强度随表面消声材料系数递增的变化情况。仿真结果为湖试实验中目标强度的测算作出预测估计,且为模拟目标的设计提供了参考依据。2)建立了二维（Two-Dimensional,2D）声场中目标物挡板声散射回波特性的频域与瞬态仿真模型。研究了在二维声场中频域与瞬态两种建模下的目标物挡板声散射回波特性;得到了频域仿真下的稳态声压级（Sound Pressure Level,SPL）平面分布图与瞬态仿真下的声压级平面分布动图;对比分析了各类参数改变时对二维声场下稳态或瞬态声压级平面分布的动静态影响规律。仿真结果为小水域湖试实验的设计与场所条件的选择提供了参考依据。3)研制了针对湖泊复杂环境开展实地验证的水下目标分析软件系统。基于图形化编程语言Lab VIEW,研制了用于小水域湖试实验的水下目标分析软件系统;采用了基于峰值捕获的回波测距算法与目标强度特性建模算法两种关键技术,实现了水下探测系统的功能验证。实验结果证明了水下目标分析软件系统设计方案的可行性及设计功能的有效性。
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