拖曳线列阵声纳阵形估计方法及目标左右舷分辨

阵形畸变会对拖曳线列阵声纳的作战使用性能产生严重影响。而用以估计阵形畸变的阵形估计问题一直是水声工程领域的尚未很好解决的技术难题。目前绝大多数阵形估计技术都是基于实时性较差的声学方法。本课题以Paidoussis方程为基础，采用分段耦合技术，利用拖线阵的姿态信息作为边界条件，采取多项式拟合和声学方法相结合的研究思路，提出拖曳线列阵声纳的阵形估计方法，与传统的声学方法相比，可实现阵形高精度实时估计。. 通过建立分段耦合的二维动力学模型，研究基于姿态信息测量的阵形估计算法，对已提出的Kalman滤波阵形估计方法进行改进，以提高算法的稳定性，降低计算复杂度。提出基于阵形实时估计的单线阵目标左右舷分辨方法，并分析舰艇机动时各有关参数对左右舷分辨性能的影响，为提高拖曳线列阵声纳的整体技术性能和作战使用性能奠定必要的理论和技术基础。

阵形畸变是引起拖曳线列阵声纳探测、测向性能下降的主要原因，长期以来一直是拖曳线列阵声纳应用中的难点问题。本项目针对这一问题开展研究，取得的主要成果和结论：（1）拖线阵海上拖曳试验表明，拖缆、拖线阵与尾绳之间存在着强烈的耦合作用，利用耦合模型分析了拖曳平台旋回机动、波浪中运动时拖曳系统的运动响应，验证了耦合模型的必要性，发展了拖曳系统水动力学理论，进一步丰富了拖线阵设计理论与技术；（2）对影响拖曳系统运动姿态的多个耦合因素进行综合分析，提出拖曳线列阵声纳阵形姿态的数学模型，实现了多因素耦合分析，为拖线阵阵形估计提供了更加可靠、全面的仿真建模方法；（3）针对拖线阵在实际海洋环境下遭受干扰而发生的动态变化，研究首次提出拖缆-拖线阵-尾绳与海洋水动力干扰耦合建模的思路，构建并仿真验证了海洋水动力干扰下拖曳线列阵声纳的动态运动模型；（4）结合Paidousssis方程参数分析和海上试验验证表明，战术拖曳线列阵声纳的切向阻力系数和法向阻力系数在量值上存在很大差异（前者比后者大得多），Paidoussis方程可近似为简单的水滑模型。由此建立的变步长数值计算模型，可在提高数值求解精度的同时保持较高的计算效率；（5）利用阵形估计方法对拖线阵阵元相位进行补偿，实现了拖曳线列阵声纳在基阵畸变角5-10°范围内对目标的左右舷分辨，为该类型声纳优化战术使用方法、提高战术使用性能奠定了技术基础；（6）开发完成了拖曳线列阵声纳阵形估计动态仿真软件和耦合海洋动力学效应的系统仿真软件。