面向水下潛器隱蔽航路任務的地形可視性方法研究.pdf

1、地形可視性表征了地形表面上各點能否可視與被可視的情況及相關(guān)的實際問題。在海洋、陸地和天空三種大環(huán)境的地理信息應用中都有著極為重要的研究價值。對于陸地和天空，地形可視性已應用在旅游、通訊、城市規(guī)劃和飛行器低空突防等諸多領(lǐng)域。在這些領(lǐng)域中，地形的可視與否都是以“自然光”或“電磁波”為判斷基礎(chǔ)。但是在海洋中還沒有有關(guān)地形可視性方面的應用實例，研究方案也未成體系。其實無論是地理環(huán)境，還是導航方法，海洋中的水下潛器與飛行器都具有相似的航路規(guī)劃特征

2、。飛行器的低空突防是進行超低空飛行，憑借地形起伏造成的防空體系盲區(qū)，有效地跟隨山體進行隱蔽飛行，避免雷達監(jiān)控以達到打擊目標的目的；而水下潛器則是利用海底山脈掩護，使其躲避對方的聲納系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)。但是雷達在探測目標時發(fā)射的是電磁波，其在水中的傳播范圍極短。實際上在海洋中的信號傳輸介質(zhì)是聲波，而其傳播路徑有別于電磁波，因此本課題以傳播介質(zhì)為光線的地形可視性分析為理論基礎(chǔ)，通過對被動聲納在水下探測目標的工作原理進行分析，研究出一套應用于水下的地形

3、可視性研究方法，從而為水下潛器的安全航路規(guī)劃提供理論基礎(chǔ)。
　　 首先，本文介紹了地形可視性基本方法和分類，分析和討論了適合作為研究材料的DEM數(shù)據(jù)模型，并對分析過程的影響因子進行了研究。比較以光為媒介的現(xiàn)有的通視性分析方法和可視域分析方法的優(yōu)缺點，并指出以光為傳播介質(zhì)的分析方法在海洋中應用的缺陷。第二，針對以光線傳播的分析方法在海中的不足，本文對海洋中聲傳播的性質(zhì)規(guī)律進行研究，并分析聲能在海洋中傳播的能量衰減方式和不同的海底地

4、表對聲能衰減的影響程度，從聲納的角度定義目標為可視的具體情況。第三，結(jié)合地形可視性的基本思路和聲學理論，選擇射線模型作為可視性分析模型，推導出計算聲線分布范圍的方法，并研究出基于聲線的地形可視性分析方法。最后，對本文提出的算法與現(xiàn)有的算法進行仿真和比較，并得出相關(guān)結(jié)論。
　　 本文提出的基于聲線的可視性分析方法以基于光線的可視性研究為思想基礎(chǔ)，以射線模型為聲學理論基礎(chǔ)，同時既考慮了地形分析方面的影響因素，又考慮了聲線傳播范圍的影