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小型水下航行器近场高频回声强度特性研究

曹浩 张鑫泽 张俊 樊书宏

曹浩, 张鑫泽, 张俊, 等. 小型水下航行器近场高频回声强度特性研究[J]. 水下无人系统学报, 2025, 33(3): 1-7 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0146
引用本文: 曹浩, 张鑫泽, 张俊, 等. 小型水下航行器近场高频回声强度特性研究[J]. 水下无人系统学报, 2025, 33(3): 1-7 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0146
CAO Hao, ZHANG Xinze, ZHANG Jun, FAN Shuhong. Research on Near-field High-frequency Echo Strength Characteristics of Small Undersea Vehicle[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0146
Citation: CAO Hao, ZHANG Xinze, ZHANG Jun, FAN Shuhong. Research on Near-field High-frequency Echo Strength Characteristics of Small Undersea Vehicle[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0146

小型水下航行器近场高频回声强度特性研究

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.2024-0146
详细信息
    作者简介:

    曹浩:曹 浩(1997-), 男, 硕士, 主要研究方向为水下目标特性仿真技术

  • 中图分类号: TJ630.34; U674.941

Research on Near-field High-frequency Echo Strength Characteristics of Small Undersea Vehicle

  • 摘要: 针对小型水下航行器探测和识别的需求, 开展了小型水下航行器近场高频回声强度特性建模及仿真研究。利用板块元方法, 基于典型圆柱型航行器目标, 计算分析了小型航行器近场回声强度, 给出了小型航行器回声强度的空间分布特性。在此基础上, 开展了水池实验, 对比分析了实验实测结果和仿真结果的一致性和变化特性, 结果表明仿真和水池实验结果在空间分布趋势上具有一致性, 小型航行器在头段端面方位和正横方位具有较强的回声强度, 小型航行器近场高频回声强度特性呈蝶形特征分布。

     

  • 图  1  小型水下航行器模型及表面模型网格划分

    Figure  1.  Small undersea vehicle model and surface mesh division

    图  2  航行器近距离回声强度仿真结果

    Figure  2.  Simulation results of echo intensity for undersea vehicle at close range

    图  3  实验总体布局图

    Figure  3.  General layout of the experiment

    图  4  典型方位角和频率下测量直达波和目标回波

    Figure  4.  The measurement of direct wave and target echo at typical azimuth and frequency

    图  5  模拟航行器回声强度随探测方位角变化趋势(探测频率$ {f_1} $)

    Figure  5.  Simulated undersea vehicle echo intensity varying with detection azimuth angle (at detection frequency $ {f_1} $)

    图  6  航行器回声强度实验结果

    Figure  6.  Experiment results of small undersea vehicle echo intensity

    图  7  航行器回声强度仿真与实验结果

    Figure  7.  Simulation and experimental results of undersea vehicle target echo intensity

    图  8  模拟航行器近场回声强度频率响应

    Figure  8.  Frequency responses of near-field echo intensity of simulated undersea vehicle

    表  1  部分探测频率下部分方位角实验数据及计算结果

    Table  1.   Experimental data and calculation results of various azimuth angles at partial detection frequencies

    探测方位角/(°)直达波声程/m目标回波声程/m目标相对回声强度/dB
    $ {f_1} $$ {f_3} $$ {f_5} $
    时域分析法频域分析法时域分析法频域分析法时域分析法频域分析法
    01.673.676.827 67.175 87.127 07.330 26.866 57.456 1
    300.902.24−4.298 6−4.006 2−2.839 5−2.703 8−3.852 6−3.245 9
    450.922.10−0.861 5−0.686 21.475 31.827 81.464 82.015 7
    600.603.15−2.086 2−1.978 61.664 52.000 91.893 82.203 0
    750.8392.977.247 77.609 45.584 45.609 23.726 93.865 5
    900.832.926.033 96.073 35.845 45.985 65.025 04.584 9
    1200.603.686.463 36.784 5−2.944 8−4.115 80.176 2−0.091 5
    1500.982.31−1.132 7−0.950 4−6.522 3−7.113 9−6.910 4−7.676 3
    1800.601.72−6.277 9−6.661 0−2.269 3−1.555 8−3.768 0−3.483 8
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-10-28
  • 修回日期:  2024-11-27
  • 录用日期:  2024-12-17
  • 网络出版日期:  2025-05-23

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