基于体绘制的UUV水声探测波束仿真方法研究

基本信息
批准号:61503124
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:曾艳阳
学科分类:
依托单位:河南理工大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:侯守明,王海涛,郑艳梅,韩军涛,魏晓娟,朱江豪
关键词:
辐射传输水声波束海水特性建模与仿真体绘制
结项摘要

We will research the question that some real-time simulation methods based on sight discrete sampling of the underwater acoustic field in the project. we can't render acoustic beams in the neighborhood of underwater acoustic field only using the sampling distance information between the perspective of adjacent acoustics, because the condition is not sufficient without acoustic radiation transmission theory. But the optical radiation transfer is disturbed by some factors including ocean currents and seawater TSD features (temperature,salinity and density ) with drift uncertainty. The transmission of optical radiation play a key role in the research project. Applicant will mainly adopt the optimal estimation theory of nonlinear uncertain system in this project, and study the following questions under uncertainty of the acoustic radiation transmission aiming at simulation algorithms of discrete sampling acoustic field. (1) the underwater acoustic field simulation models and basic algorithms in the case of known radiation transmission; (2) the real-time simulation algorithms based on the radiative transfer estimation in the influence of the radiation transmission by ocean currents, seawater TSD disturbance features; (3) the accuracy of real-time simulation models because of different radiative transfers. Through develop theoretical analysis, digital simulation and virtual acoustic field visual simulation system, We will solve the low simulation model accuracy affected by the uncertainty of acoustic radiation transfer in the process of the marine environment modeling. a stable and easy to realize underwater dynamic acoustic field simulation scheme will be established for render a large-scale of acoustic field in the marine activities.

本项目研究基于体绘制的UUV水声探测波束实时仿真问题。仅依靠水下声场散乱体数据间的离散采样信息,在确定邻域内水声波束的实时渲染问题上,其求解条件是不充分的,需结合声辐射传输进行,而声辐射传输受洋流、海水温盐密特性等因素影响具有漂移不确定性,因此辐射传输对本方案具有关键性的制约作用。本项目拟主要采用非线性不确定系统最优估计理论,针对辐射传输不确定条件下的水声探测波束仿真算法问题进行研究,包括:(1)辐射传输已知时水声波束的仿真模型与基本算法;(2)辐射传输受洋流干扰、海水温盐密特性影响下,基于声辐射传输估计的实时仿真算法;(3)不同辐射传输对水声波束实时仿真的影响规律研究。通过理论分析、数字仿真及水声波束视景仿真系统的应用测试,解决海洋环境探测过程中,受声辐射传输不确定性影响而致的仿真模型精度不高的问题,建立一种稳定易行的水声动态波束模拟方案,适应海洋活动中环境探测动态声场实时绘制应用需求。

项目摘要

本项目研究基于体绘制的UUV水声探测波束实时仿真问题。建立基于声场数据间离散采样距离进行声场仿真的基本框架,对相邻声场数据间距测量声场建模的基本方法进行理论分析,引入声辐射传输,建立辐射传输已知情况下和在有不同声辐射情况下的声场辐射传输方程、三维声场的可视化方法。主要实现:(1)水声传播模型的优化处理。(2)水下三维声场体数据的获取利用经处理优化的二维声场数据信息,给出了一种获取水下声场三维体数据的方法。在水声场体绘制视点的选择过程中,提出了粒子群优化算法的三维可视化最佳视点选取方法,该方法能自动完成最佳视点的选取,有效地减少了人工试探选取次数,为克服粒子群优化算法存在的缺陷提出一种基于Logistic映射的自适应变尺度混沌粒子群优化算法,该算法收敛速度快,求解精度高;为了保证绘制质量,提出了基于自适应复合插值的光线投射算法,可以快速的绘制水声场;在开发UUV水声探测波束仿真实验演示系统时提出了自修正的三维视景组合优化方法。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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