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主动式声诱饵声学仿真系统_唐丽媛.pdf
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上海交通大学硕士学位论文
主动式声诱饵声学仿真系统
硕士研究生
:
唐丽媛
学号
:
016010910037
导 师
:
王斌
副研究员
副导师
:
申请学位
:
工学硕士
学科
:
船舶与海洋工程
所 在 单 位
:
船舶海洋与建筑工程学院
答 辩 日 期
:
2020
年
5
月
17
日
授予学位单位
:
上海交通大学
Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University
for the Degree of Master
ACTIVE ACOUSTIC DECOY ACOUSTIC
SIMULATION SYSTEM
Candidate
:
Tang Liyuan
Student ID:
016010910037
Supervisor
:
Associate Prof. Wang Bin
Assistant Supervisor:
Academic Degree Applied for
:
Master of Engineering
Speciality
:
Naval Architecture and Ocean
Engineering
Affiliation
:
School of Naval Architecture, Ocean
&Civil Engineering
Date of Defence
:
May17th, 2020
Degree-Conferring-Institution
:
Shanghai Jiao Tong University
上海交通大学硕士学位论文
I
主动式声诱饵声学仿真系统
摘
要
具有边收边发功能的主动式声诱饵是对抗现代智能鱼雷的重要软
杀伤武器。声诱饵接收和转发诱骗信号受电子舱壳体近场散射声场影
响的畸变、以及声诱饵自身发射换能器对接收水听器的串漏信号是影
响边收边发模式下主动式声诱饵诱骗性能的重要因素。基于此,本文
提出了考虑声诱饵电子舱声散射以及声诱饵自身发射和接收装置之间
声串漏的应答信号仿真模型,并基于
COMSOL
平台研制了一套主动
式声诱饵声学仿真系统。
本文首先基于主动式声诱饵的工作过程提出了主动式声诱饵声学
仿真系统的总体设计思路,介绍了系统的功能需求和主要组成模块。
然后介绍了仿真系统的两大核心声学仿真方法:结构声学有限元仿真
方法和板块元方法,借助
COMSOL Multiphysics
有限元软件对敌方主
动声纳探测信号和我方发射阵发射信号激励下的电子舱附近的声场进
行仿真,并探究了声诱饵接收的主动声纳信号和串漏信号受电子舱散
射声场影响的情况,仿真结果表明,电子舱对接收的主动声纳信号影
响较小,但对串漏信号影响较大。接着阐述了仿真系统的信号仿真方
法,介绍了基于板块元方法的水中目标回声仿真方法,建立了声诱饵
边收边发反馈模型,描述了边收边发和存储转发两种工作模式下信号
的传递过程,构建了声诱饵接收信号、转发诱骗信号以及敌方主动声
纳接收信号的仿真模型,并分别仿真了信号处理机使用固定增益模式
和多亮点模式时的声诱饵诱骗信号,分析了边收边发模式下采取不同
隔离措施时串漏信号对诱骗信号逼真度的影响。最后,基于
COMSOL
开发平台编制了主动式声诱饵声学仿真系统,通过联机测试,验证了
系统的精度和性能。
上海交通大学硕士学位论文
II
本文所述系统通过
COMSOL Server
部署在集群计算机上,相比现
有的声诱饵仿真系统,考虑了电子舱散射作用的影响,增加了边收边
发工作模式仿真功能,交互界面简单易操作,可为主动式声诱饵的设
计与部署提供参考。
关键词:主动式声诱饵,边收边发,声散射,仿真系统
上海交通大学硕士学位论文
III
ACTIVE ACOUSTIC DECOY ACOUSTIC
SIMULATION SYSTEM
ABSTRACT
The active acoustic decoy with the function of ‘receiving and sending’
is an important soft-kill weapon against modern intelligent torpedo. The
distortion of acoustic decoy receiving and transmitting signal influenced by
the near-field scattering sound field of the electronic cabin, and the leakage
signal from acoustic decoy's transmitting transducer to the receiving
hydrophone are the important factors which affect the performance of active
acoustic decoy in the mode of ‘receiving and sending’. Based on this, this
paper proposed a response signal simulation model which has considered
the acoustic scattering of the electronic cabin and the acoustic leakage
between the transmitting transducer and receiving hydrophone
,
and
developed an active acoustic decoy simulation system based on the
COMSOL platform.
Firstly, this paper proposes the overall design idea of active acoustic
decoy acoustic simulation system based on the working process of active
acoustic decoy. The functional requirements and main components of the
system are introduced. Then two key acoustic simulation methods of the
simulation system are introduced: the structural acoustic finite element
simulation method and the planar element algorithm. The electronic cabin's
near sound field excited by the detection signal of enemy active sonar and
the transmitting signal of decoy's transmitting transducer are simulated by
using COMSOL Multiphysics. By investigating the influence of scattering
sound field on the acoustic decoy's receiving and leakage signal, we find
that the electronic cabin has little influence on the received active sonar
signal, but has great influence on the leakage signal. In the next part, this
paper describes the signal simulation method of the simulation system,
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