复杂水声环境下反对抗一体化方法研究

发布时间：2020-07-28 07:22

【摘要】：随着水声对抗环境的日益复杂,鱼雷在水下打击过程中,存在噪声干扰器、气幕等干扰,以及各类诱饵的诱骗。复杂水声对抗环境下各类干扰器材及诱饵与真实目标同时存在,且释放时间、种类、顺序、数量等不确定,对目标的跟踪识别及准确打击带来了诸多挑战。针对复杂水声对抗情况,本文给出了相应的反对抗策略,提出了多目标跟踪、优选识别以及鱼雷导引、波束配置一体化反对抗方法。充分利用目标及诱饵的声学与运动属性,开展复杂水声环境下多目标跟踪、优选、鱼雷波束配置、导引方法研究,对实现鱼雷的精确打击具有重要意义。具体工作及创新如下:(1)针对复杂水声对抗环境,提出了水声反对抗一体化方法。通过对目标声学属性及运动属性的分析,在现代多目标跟踪体系下,给出了单一及组合干扰情况下的水声反对抗策略及体系结构,完成了目标跟踪、优选识别以及鱼雷波束配置、弹道导引等方法的一体化设计。(2)针对多诱饵干扰下,最近邻数据关联方法存在失跟及误跟的问题,利用目标回波展宽信息,提出了特征辅助最近邻数据关联方法,该方法利用诱饵与目标的长度属性差异,在数据关联时有效区分诱饵及目标,提升了最近邻方法的跟踪性能;此外,提出了基于联合优化的水声目标长度识别与跟踪方法。该方法在最近邻数据关联方法体系下,利用联合优化的方法,同时完成目标的识别及跟踪,提升了最近邻数据关联方法的性能,仿真结果表明本文提出的两种方法可有效对目标进行跟踪,排除诱饵。(3)针对基于单一属性信息的目标优选方法存在准确性低、鲁棒性弱的问题,根据水声目标属性的特点,定义了成本效益型目标属性和辨识型目标属性。利用六个成本效益型目标属性,提出基于多属性融合的灰度关联目标优选方法。利用四个辨识型目标属性,提出了基于证据理论的层级式融合目标优选方法。仿真结果表明,本文提出的两种目标优选方法,分别在不同属性获取情况下可有效对水声多目标进行优选。(4)针对传统波束配置方法,波束配置与导引方式是固定化的配置模式,难以实现自航式多诱饵干扰下的有效波束配置。将上述章节目标优选结果引入到波束配置,提出了一种基于波瓣效能的波束配置方法。该方法建立了综合目标概率、跟踪需求、识别需求、任务需求的效能函数。给出了各因素效能及波瓣综合效能函数的计算方法。通过对波束范围内的目标进行波瓣划分,以每个波瓣内目标效能最高为准则进行波束配置。仿真结果表明该方法能够对真实目标进行跟踪、识别并有效进行波束配置。(5)针对多诱饵干扰时,单目标导引方法不能保证多目标情况下的有效导引问题,利用上述目标跟踪及优选结果,借鉴人工势场法的思想,针对保证最大概率目标不丢和兼顾其他目标识别的需求,定义了由吸引关注度、牵引关注度、导引关注度构成的一种基于人工势场法的多目标导引方法。仿真结果表明:该方法不仅保证了对优选目标的导引,而且有利于对其他目标的识别。(6)依据面向对象思想,使用Matlab建立典型的水声反对抗仿真平台,该仿真平台包括鱼雷自导、潜艇对抗、水声环境三个子系统,通过各类综合典型场景对多目标跟踪、优选及反对抗弹道进行仿真,并对上述方法及策略进行评价。完成了水声环境下鱼雷反对抗一体化方法的系统仿真分析。
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TJ63

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