压制条件下声纳搜索效能分析

　　目前,关于声纳搜索效能的研究,没有考虑各次探测之间的相关性[1]。对于压制条件下声纳搜索效能的分析则未见报道。未考虑干扰器干扰条件下所定义的捷径曲线函数和有效搜索宽度[2],不能用来评价噪声干扰器压制条件下的声纳搜索效能。将传播损失、海洋环境噪声和噪声干扰器谱级用经典公式计算,通过压制前后声纳方程作差值,得出声纳压制区域计算模型,模型中减少了敌方的未知参数,可以较容易地得出压制区域[3],用压制区域可以在一定程度上评价噪声干扰器效果,但不能得出干扰器压制对搜索效率的影响。文中在考虑各次探测相关时,建立捷径曲线函数和有效搜索宽度计算模型,在噪声干扰器压制条件下推导出有效搜索宽度计算公式,用有效搜索宽度的变化评估干扰器压制条件下声纳的搜索效能。

　　1 捷径曲线和有效搜索宽度

　　在描述声纳警戒搜索作战性能上使用最为广泛的参数是有效搜索宽度。定义捷径函数,建立有效搜索宽度计算型,对于评价声纳搜索目标性能是有意义的。假设目标的相对运动路径是一条直线,在该直线上存在一个与传感器距离最小的目标位置点,该点与传感器的距离被称为捷径[4]。通常规定,传感器一侧捷径为正值,另一侧为负值。在分析对目标的探测概率的过程中,捷径通常为一随机数,用x表示。声纳对在目标运动直线上捷径为x的目标的累积探测概率用P(x)表示,P(x)称为捷径函数。P(x)与x之间的函数关系曲线就称为捷径曲线。被动声纳信号余量定义为

　　主动声纳信号余量定义为

　　式中:r为目标离声纳的距离;SL,NL,DI,TS,DT以及TL均为声纳方程参数[5]。

　　当声纳方程中各个参数确定后,即可得出一个声纳对目标的确切探测距离。而实际条件下声纳的探测范围受到自身性能、目标状况、环境条件、主观因素等诸多因素的影响,使得声纳探测效能的计算具有一定的不确定性,从而导致声纳探测范围存在不确定性。此时,声纳探测距离不再是某一确定值,而是满足一定分布的概率值。所以,用声纳方程来预测一个结果(探测距离),可认为声纳方程中的参数应该是随机变量,且每个变量都可以认为服从正态分布,并相互独立。信号余量SE(r)的概率密度也是一个正态分布(众多不确定性的贡献),其均值为式(1)和式(2)右边各项均值的和,标准差依声纳类型而异,一般被动声纳为9 dB,主动声纳为12 dB(这些值由海上实际探测结果与声纳方程的参数观测值所推断)。

　　定义瞬时探测概率为

　　当声纳方程中的SL、NL、DT、DI、TS等参数给定其统计均值时,给定距离可计算传播损失,求得信号余量,也就能求得瞬时探测概率,即在一定环境条件下,对某一目标,能计算在任意距离上的瞬时探测概率。声纳方程中的某些量(如NL、DT)本身就是对测量结果的统计平均,而有些量(如SL、DI)应考虑实际应用之宽泛条件下的平均值。TS的取值也要考虑带宽、入射角等不同情况下的统计平均。