一种主动声呐作用距离指标试验评定方法_梁民赞.pdf
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1、第 41 卷第 6 期2022 年 12 月Vol.41,No.6Dec.,2022声学技术Technical Acoustics一种主动声呐作用距离指标试验评定方法梁民赞,李 华(中国人民解放军91388部队,广东湛江 524022)摘要:针对主动声呐作用距离指标试验评定考核,阐述主动声呐作用距离指标定义,明确主动声呐作用距离是主动声呐满足规定检测概率的作用距离,提出一种主动声呐作用距离指标试验评定方法,即根据主动声呐以重复的单次发射和检测方式工作的特点,首先以滑动窗采样周期的形式检验声呐检测目标的概率,其次规定3次试验航路至少2次达标的标准,以验证基于发现概率的声呐作用距离,进而验证声呐技
2、术规范规定的检测概率,使得海上试验结论可信度高。该评定方法可作为主动声呐作用距离指标评定考核的一种依据,为声呐装备试验、训练提供参考。关键词:主动声呐;作用距离;指标评定中图分类号:TB556 文献标志码:A 文章编号:1000-3630(2022)-06-0936-04A test evaluation method of active sonar range indexLIANG Minzan,LI Hua(PLA 91388,Zhanjiang 524022,Guangdong,China)Abstract:Aiming at the test evaluation of active
3、sonar range index,the definition of active sonar range index needs to be explained.It is clear that the active sonar range is defined as the range that the active sonar meets the prescribed detection probability,and then a test evaluation method for active sonar range index is proposed.Due to active
4、 sonar operating in the repeated single emission and detection mode,the detection probability of sonar finding target is tested with the sampling period in a sliding window,and then,the standard of testing active sonar range is stipulated in the way that the active sonar meets a certain detection pr
5、obability at least 2 times in 3 test routes.The detection probability stipulated in the sonar technical specifications is further verified,which increases the credibility of sea-trial conclusion and can be used as a basis for the evaluation of active sonar range index and a reference for sonar equip
6、ment testing and training.Key words:active sonar;range of action;index evaluation0引 言主动声呐为主动发射声信号,而后通过接收目标回波,完成目标的探测和定位。声呐应完成的使命任务,通常包括装备遂行任务、主要功能性能、使用环境,以及和其他设备的相互关系等。战技指标包括作用距离、测向精度、测距精度、多目标分辨力、目标识别能力等。声呐的各种功能模块都是实现战技指标所必须的1。主动声呐作用距离是重要的战技考核指标之一。1主动声呐作用距离1.1主动声呐工作原理主动声呐发射信号源产生脉冲信号,经发射功放功率放大后,送至声基阵
7、,转换成声波,向水中辐射。声波传播过程遇到障碍物产生的回波被声基阵接收,经前置预处理机放大、滤波和动态范围压缩,送信号处理机。信号处理对所接收的信号进行空间处理、时间处理,抑制噪声,提取有用信号,尽可能提高输出信噪比。处理后的数据,送显控台进行显示,操作员根据显示的图像和收听回波声音判别有无目标。1.2主动声呐探测性能参数声呐作用距离指标考核通常是在指标规定的条件下,也即一定的信噪比条件下考核其实际作用距图1 主动声呐工作原理图Fig.1 Working principle diagram of active sonar引用格式:梁民赞,李华.一种主动声呐作用距离指标试验评定方法J.声学技术,
8、2022,41(6):936-939.LIANG Minzan,LI Hua.A test evaluation method of active sonar range indexJ.Technical Acoustics,2022,41(6):936-939.DOI:10.16300/ki.1000-3630.2022.06.021收稿日期:2021-06-29;修回日期:2021-08-23作者简介:梁民赞(1981),男,广东化州人,高级工程师,主要研究方向为水声探测。通信作者:梁民赞,E-mail:第 6 期梁民赞等:一种主动声呐作用距离指标试验评定方法离。其中,指标规定的各种条件,
9、是指声呐方程规定的各种参数条件,包括:声呐自身及平台的参数,目标强度和海洋环境条件等。根据声呐方程可知,若主动声呐目标强度、海洋环境条件已确定,则声呐接收机输入信噪比也随之确定,声呐探测变换为检测概率问题,通过试验样本量设计可检验其探测性能,进而验证其发现目标的能力。对指定的检测概率和虚警概率求解声呐方程,得到允许的传播损失,然后用其估计所关心的环境下的探测距离2。若声呐参数是已知的,则可根据实际声呐探测结果对其进行评定,验证其性能是否达到指标要求。主动声呐的声呐方程有两种形式2:一种适用于噪声背景,另一种适用于混响背景。尽管还有一些方程形式将两种背景结合在一起去估计性能,但是将噪声与混响分开
10、计算可以更好地理解在设备参数变化时以及在不同环境下工作时的结果。噪声限制下的主动声呐方程1为TD=LS-2LT-LN+ST+DI(1)式中:LS为声源级,一般以发射声能的量级表示,单位dB;ST为目标强度,与目标特性有关,单位dB;LT为传播损失,与距离、温度、扩展损失、海水吸收损失有关,单位dB;LN为平台自噪声,单位 dB;TD为检测域,一般检测概率为Pd=0.5,Pfa=10-4,则可得检测指数为d,则检测域TD=10lg(d/2T),其中T为发射脉冲宽度,单位dB;DI为接收指向性,单位dB。根据主动声呐方程,TD(与显示画面输出信噪比、虚警有关)、发射声源级LS、接收指向性DI由声呐
11、系统确定,目标强度ST和基阵安装的平台噪声LN由指标条件确定,则作用距离与传播损失LT即与海洋环境条件有关。当背景不是平台噪声而是混响时,需要做一些修正。在这种情况下,混响不是各向同性的,所以由各向同性背景定义的参数DI是不适用的。对于混响背景,我们用在水听器输出端测得的等效平面波混响级LR来代替LN-DI项3。由(1)式可知,设主动声呐发射声源级为LS,那么传播到距发射换能器处r的目标时,声压变为LS-LT。由于目标强度为ST,所以目标反射回来时,声压级为LS-LT+ST。经过相同距离的传播损失LT,在回波到达接收基阵时,输入信号的声压为LS-2LT+ST。基阵接收到的信号余量为LS-2LT
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