拖曳线列阵平台背景信号仿真模块设计

拖曳线列阵平台背景信号仿真模块设计

论文摘要

水声对抗技术已成为海军的重要研究课题,对舰船辐射噪声的仿真是重要的水声对抗技术之一,在拖曳线列阵平台背景下,实时地模拟舰船辐射噪声,是本课题的研究重点。实时模拟舰船辐射噪声需要处理的数据量很大,对计算机的内存资源及计算速度有较高要求,利用高性能计算机和并行计算能够降低单个问题的求解时间,是进行大规模计算发展的必然趋势,因此对本文实时模拟舰船辐射噪声并行计算的研究,具有一定的研究意义和应用价值。本文首先讨论了并行计算机的分类,IBM BladeCenterHS21刀片服务器的特点及操作过程,并行程序设计时应注意的问题及并行调试技术,分析了舰船辐射噪声的特性,通过研究典型的集群系统结构,成功实现了在CentOS Linux环境下,基于MPI和Linux的集群系统的构建,并行实现了拖曳线列阵接收舰船辐射噪声的仿真,包括利用查表法生成线谱,连续谱的生成,根据辐射噪声包络谱生成具有舰船辐射噪声特性的噪声,通过对噪声功率谱的分析得知,在噪声低频端,噪声主要表现为线谱,随着频率的增高,连续谱成为噪声的主要成分,且连续谱具有规律地衰减。为了更具真实性,实现舰船运行轨迹可以实时的、任意角度的变化。为验证辐射噪声生成的正确性,进行了正确性分析,其中包括谱特征的验证、各阵元间时延关系、波束形成、相关性分析、实时性分析以及连续性分析。通过分析可知,在IBM BladeCenterHS21刀片服务器上,基于拖曳线列阵平台背景舰船辐射噪声仿真的并行实现,符合理论要求,到达了预期目标。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 论文背景及意义
  • 1.2 国内外发展概况
  • 1.3 本论文研究内容
  • 第2章 并行计算机及MPI编程技术
  • 2.1 并行计算机
  • 2.2 IBM BladeCenterHS21刀片服务器
  • 2.3 MPI及其并行编程技术
  • 2.3.1 MPI接口函数
  • 2.3.2 MPI消息
  • 2.3.3 MPI并行程序设计模式及通信模式
  • 2.4 并行设计原则及调试技术
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 舰船噪声的基本特性
  • 3.1 声源级和噪声谱
  • 3.2 主要辐射噪声源
  • 3.2.1 机械噪声
  • 3.2.2 螺旋桨噪声
  • 3.2.3 水动力噪声
  • 3.3 自噪声及其与辐射噪声的区别
  • 3.4 舰船辐射噪声的基本特性
  • 3.5 辐射噪声仿真发生流程
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 舰船噪声的并行实现
  • 4.1 构建基于Linux和MPI的PC集群
  • 4.1.1 典型集群系统结构
  • 4.1.2 并行环境的构建
  • 4.2 舰船噪声仿真的并行算法设计
  • 4.3 辐射噪声的并行实现
  • 4.3.1 线谱的实现
  • 4.3.2 连续谱的实现
  • 4.3.3 辐射噪声包络谱特点
  • 4.3.4 多途信道
  • 4.3.5 舰船运行轨迹
  • 4.4 实时性的实现及分析
  • 4.5 模拟信号结果验证
  • 4.5.1 谱特性验证
  • 4.5.2 各阵元间时延关系验证
  • 4.5.3 相关性分析
  • 4.5.4 波束形成
  • 4.5.5 连续性
  • 4.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢
  • 附录
  • 相关论文文献

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