本發明專利技術提供了一種水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，包括：步驟S1：將水下模型按照預設規則劃分為子結構，并形成面元與點元格式的子結構網格數據；步驟S2：根據網格數據及聲源方位，通過板塊元方法計算未遮擋的子結構的目標強度；步驟S3：根據網格數據及聲源方位，計算子結構被遮擋的角度范圍；步驟S4：根據子結構被遮擋的角度范圍，計算子結構的合成目標強度；步驟S5：通過預設規則選取子結構對應的目標強度、合成目標強度，形成整體的目標強度。本發明專利技術通過目標強度的合成理論和板塊元理論，討論了某剛性目標各子結構目標強度在合成時的計算方法，以此揭示了目標各子結構對整體結構目標強度的貢獻程度。
1、水下主動聲納聲信息對抗一般采用降低目標的目標強度和采用聲誘餌對抗的方式。其中聲誘餌是目前各國水聲對抗系統中廣泛采用的軟殺傷裝備，已應用于魚雷干擾和誘騙、水雷誘掃中。聲誘餌可分為有源和無源兩種模式。無源聲誘餌是通過無源干擾體或模擬體產生虛假回波、強雜亂回波等對主動聲納信號進行散射聲場模擬或抑制，以破壞主動聲納探測和識別能力，具有反應時間快、不易暴露、輕巧、造價低、機動性好等優勢。目標強度描述了目標回波能力的強弱，因此對目標強度的合理預報是對目標進行準確探測、定位和識別的基礎。無源聲誘餌研制的理論基礎就是目標散射聲場的預報，但是現有單個“粒子結構”還不能完全滿足無源聲誘餌對于水中復雜目標散射的模擬和調控，如強度、寬角域空間分布特性等，因此“粒子結構”的拓撲組合將是模擬大型目標的有效方式，需要對目標各子結構目標強度以及相互作用合成的目標強度進行分析。
2、近年來水下大型目標總噪聲級不斷降低，主動聲納成為對目標聲探測、識別不可或缺的裝備。用集群拓撲組合“粒子結構”無源聲誘餌模擬目標回波，需要對其目標強度特性進行分析。事實上，水下目標強度特性十分復雜，因為存在許多目標強度特征差異巨大的子結構，相互影響、干涉，最后疊加成大型目標的回波，所以在不同入射方位角下目標強度呈現出高低起伏的特征。因此有必要了解每個子結構的目標強度特性，分析子結構對目標特性的貢獻以及各結構之間的相互影響，實現對水下大型目標強度的合理預報。
>3、公開號為cn201310714052.0的中國專利文獻，公開了一種快速預估水下圓形角反射體散射聲場的方法，測量圓形角反射體的參數和聲源參數；將圓形角反射體的圓弧離散化得到n個一次劃分面元；計算一個一次劃分面元的多次散射后的散射聲場：計算一次劃分面元在接受點的第一散射聲場，判斷一次反射聲束與圓形角反射體其他面是否相交，得到二次劃分面元，計算二次劃分面元在接受點的第二散射聲場，判斷二次反射聲束與圓形角反射體其他面是否相交，得到三次劃分面元，計算三次劃分面元在接受點的第三散射聲場，將第一散射聲場、第二散射聲場、第三散射聲場疊加求和；將n個一次劃分面元的多次散射后的散射聲場疊加。該專利技術為角反射體使用提供理論計算的方法，減小計算時間，提高工作效率。但該專利技術將目標離散化為面元進行散射疊加，而沒有用面元對應的點坐標進行研究，無法解決子結構目標強度合成方面的問題。4、我們以某剛性基準目標模型為例進行研究，現有的研究主要基于板塊元方法計算剛性目標和其子結構的目標強度特征，隨后根據目標強度的合成理論，給出忽略相位差直接代數相加和考慮各子結構相互耦合作用的目標強度合成公式，但各子結構間的相位差未給出計算方法。基于此，本專利技術通過板塊元方法計算某剛性目標各子結構以及組合結構隨方位角變化的目標強度，提出一種子結構間的相位差計算方法，并結合各子結構間的遮擋作用給出一種目標強度的合成方法。該研究結果能為水下目標探測的研究提供參考。
技術實現思路
1、針對現有技術中的缺陷，本專利技術的目的是提供一種水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法、系統。
2、根據本專利技術提供的一種水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，包括：
3、步驟s1：將水下模型按照預設規則劃分為多個子結構，并形成面元與點元格式的子結構網格數據；
4、步驟s2：根據網格數據及聲源的方位，通過板塊元方法計算未遮擋的子結構的目標強度；
5、步驟s3：根據網格數據及聲源的方位，計算子結構被遮擋的角度范圍；
6、步驟s4：根據子結構被遮擋的角度范圍，計算子結構的合成目標強度；
7、步驟s5：通過預設規則選取對應的子結構目標強度、合成目標強度，組合形成整體的目標強度。
8、優選的，所述步驟s1包括：
9、步驟s1.1：采用平面分割的方式，劃分第一子結構和第二子結構；其中，每個子結構包括n個分支結構，n為大于0的整數；
10、步驟s1.2：將兩個子結構劃分為預設大小的三角形網格，并形成面元與點元格式的子結構網格數據。
11、優選的，所述步驟s2包括：
12、步驟s2.1：確定聲源入射方位角及入射點坐標，并讀取子結構的網格數據；
13、步驟s2.2：判斷網格數據對應的點元坐標是否在入射點聲波輻射范圍內，若不在照射范圍內，則去除對應的點元；若在照射范圍內，則進入步驟s2.3；
14、步驟s2.3：通過網格數據，判斷照射范圍內的子結構是否存在被遮擋部分，若存在遮擋，則進入步驟s3，若未遮擋，則進入步驟s2.4；
15、步驟s2.4：根據板塊元方法計算未遮擋部分疊加出的散射聲場，分別得到未遮擋的第一子結構目標強度和第二子結構目標強度。
16、優選的，所述步驟s3包括：
17、步驟s3.1：計算第一子結構被遮擋的角度范圍，為
18、第一子結構幾何中心坐標為a(x1,y1,z1)，端面頂點坐標為b(x3,y3,z3)，聲源在0度的入射點坐標為c(r,0,0)，則第一子結構被遮擋的夾角計算公式為：
19、
20、步驟s3.2：計算第二子結構被遮擋的角度范圍，為
21、第二子結構幾何中心坐標為d(x2,y2,z2)，端面頂點坐標為e(x4,y4,z4)，聲源在0度的入射點坐標為f(-r,0,0)，則第二子結構被遮擋的夾角為：
22、
23、優選的，所述步驟s4包括：
24、步驟s4.1：聲波入射方位角為θ，入射點坐標為(rcos(θ),rsin(θ),0)，r為聲源入射點距目標的距離；
25、步驟s4.2：根據第一子結構幾何中心坐標、第二子結構幾何中心坐標，得到入射點距第一子結構幾何中心位置的距離是r1，入射點距第二子結構的距離是r2；則聲源入射點距離第一子結構與第二子結構的路程差為：
26、δx＝|r1-r2|；
27、步驟s4.3：計算相位差
28、
29、其中，δx為兩個波的路程差；λ為波長；
30、步驟s4.4：合成目標強度為：
31、
32、聲源的入射聲壓pi，p1為第一子結構的回波聲壓，p2為第二子結構的回波聲壓。
33、優選的，所述步驟s5包括：
34、步驟s5.1：令入射方位角從0度開始按照預設角度逐級增加，直至180°；
35、步驟s5.2：根據變化的入射方位角所在的角度范圍，選取子結構對應的目標強度、合成目標強度，組合形成整體的目標強度；
36、具體的，入射方位角在范圍時，根據步驟s2的計算結果，選取第二子結構目標強度；入射方位角在范圍，采用步驟s4的合成目標強度；入射方位角在范圍時，根據步驟s2的計算結果，選取第一子結構目標強度本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，其特征在于，所述步驟S1包括：
3.根據權利要求1所述的水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，其特征在于，所述步驟S2包括：
4.根據權利要求1所述的水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，其特征在于，所述步驟S3包括：
5.根據權利要求4所述的水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，其特征在于，所述步驟S4包括：
6.根據權利要求1所述的水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，其特征在于，所述步驟S5包括：
7.一種水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成系統，其特征在于，包括：
8.根據權利要求7所述的水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成系統，其特征在于，所述模塊M1包括：
9.根據權利要求7所述的水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成系統，其特征在于，所述模塊M3包括：
10.根據權利要求9所述的水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成系統，其特征在于，所述模塊M5包括：
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【技術特征摘要】
1.一種水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，其特征在于，所述步驟s1包括：
3.根據權利要求1所述的水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，其特征在于，所述步驟s2包括：
4.根據權利要求1所述的水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，其特征在于，所述步驟s3包括：
5.根據權利要求4所述的水下目標子結構的聲散射回波特性分析及合成方法，其特征在于，所述步驟s4包括：
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【專利技術屬性】
技術研發人員：郭苗，葉天明，樊小萌，李梅，胡海燕，鄧紅超，蘭同宇，
申請(專利權)人：上海船舶電子設備研究所中國船舶集團有限公司第七二六研究所，
類型：發明
國別省市：
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