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基于能量约束的组网声纳探测性能研究
| 论文题名： | 基于能量约束的组网声纳探测性能研究 |
| 关键词： | 组网声纳;探测性能;优化配置;粒子群优化算法;能量约束 |
| 摘要： | 随着对声纳平台水下探测性能需求的逐渐提高，组网声纳探测系统越来越成为人们关心的研究领域。传统的单平台主、被动声纳探测系统，由于探测信息的不完全性，难以完成对目标的准确探测。组网声纳系统则可将各平台的探测结果进行融合，以提高探测性能。本文建立了组网声纳系统在浅海环境中的探测模型，并根据最终的探测结果进行平台配置优化。 全文研究内容分为两个部分，第一部分主要是基于单、多平台声纳方程，建立组网声纳系统的区域探测性能模型;第二部分主要是利用得到的探测模型结合粒子群优化算法进行平台优化配置。 第一部分首先分析了水声信道的基本特性，并利用Bellhop射线声学软件获得组网声纳的传播损失分布。接下来分析海洋环境噪声、平台自噪声与辐射噪声等有关特性，建立组网声纳探测系统在噪声场的物理模型，并进行了相关仿真分析。其次，针对工作在近海环境中的主动声纳系统，受海洋混响的影响严重，尤以海底混响为主要限制约束。因此，本文研究了基于Voronovich小斜面近似理论和Wurmser粗糙弹性海底理论的海底散射强度计算方法，建立组网声纳探测系统在浅海混响场的物理模型。最后在各种限制条件下，分析了组网声纳系统的探测性能。探测模型具有平台数目位置、传播特性、海洋环境特性、目标运动姿态等参数可调整的特性。实现对区域探测性能的预报。 第二部分首先介绍了标准粒子群优化算法原理和特性，并进行了仿真分析。接下来，针对组网声纳系统进行平台优化配置使覆盖范围达到最大化的问题，研究了一种基于标准粒子群优化算法的改进算法，即序贯粒子群优化算法。针对算法中如何选取新增平台增大覆盖范围的问题，研究了Greedy和Hybrid两种子算法，并对各种算法的有效性利用简化覆盖范围模型进行了验证。最后将第一部分中建立的组网声纳系统探测模型和Greedy算法相结合，得到了平台优化配置的结果。通过建立组网声纳系统探测模型和结合优化算法进行优化配置，实现了区域探测覆盖范围的近似最大化。 |
| 作者： | 董伟佳 |
| 专业： | 水声工程 |
| 导师： | 生雪莉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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