在舰船物理场测量技术领域,海洋环境物理场是指当不存在舰船目标时,海洋环境本身具有的或某些外界因素影响产生的类似舰船物理场规律的物理场,它是作为一种干扰而存在的,称之为环境背景干扰场。
舰船物理场是存在于海洋环境中的,所有已知的舰船物理场物理量,在海洋环境中都存在,并呈现出比舰船本身物理场更复杂的变化特性。因此对舰船的物理场特性进行精确测量,首先必须要了解环境背景干扰场特性,掌握其变化规律,包括长期和短期的变化规律,尤其是与舰船物理场特性相同频段内的环境背景干扰场。在进行舰船物理场测量时,将环境背景的干扰场进行抑制和抵消,有助于舰船物理场信号和特性有效、准确地提取。
环境背景干扰场特性研究首先从产生机理分析开始,对产生环境背景干扰场的各种源进行分类。环境背景干扰场的机理分析一般是从物理学或化学的角度进行的,研究对象可能包括:海水这一组成成分复杂的媒质及风浪、潮汐、洋流等运动;海水与空气、海水与海底两个界面,甚至海水不同深度的压力、不均匀性等因素产生的内部分层界面;地球的地质构造、地质运动、宇宙天体的影响;人类行为和工业活动;海洋生物活动等。对具体干扰场源特点进行分类,目的是能够清楚描述干扰场源。干扰源进行分类的方法和标准有很多种,分类方法可能根据研究进展发生变化,在确定主要源后,可根据各主要源的特点进行重新分类,也可在深入研究后对某个主要源进行拆分,再重新分类。
其次分析各场源对海洋环境物理场的贡献大小,确定主要的源。产生环境背景干扰场的源可能有很多种,同时产生干扰场的量级是不同的,不可能也不必要对所有的源进行同等深入的研究。这就需要抓住问题的主要方面,将干扰场的主要源选取出来,进行深入的研究分析。一般方法是从理论上对主要源进行数学模拟或实验室的物理模拟,在适当假设的基础上建立数学模型,估算每种主要源的量级,分析其可能具有的特征。
再次就是对环境背景干扰场进行实际测量,统计分析场源的主要特征。实践是检验真理的唯一标准,同样适用于此。环境背景干扰场主要源的复杂性不是单纯依赖数学工具能够完全解决的,况且数学建模也是建立在以前的观测结果基础上。同时,数学建模往往是针对一种产生机理,对一种主要源进行估算,而在实际环境中,干扰场是所有源共同作用的结果,暂时无法用数学方法完全准确地表述。所以对环境背景干扰场进行实际的测量是必须的。干扰场的测量和舰船目标的测量同样是在测量传感器和测量系统的基础上才能进行,同样要对测量方法和测量参数进行规范。环境背景干扰场特征是在测量数据分析处理的结果上得出的,需要分析的不仅是环境自身普遍特征,更重要的是提取出那些能够区分开舰船目标和环境背景特征及能够严重影响测量性能的特征。这些特征有的可以比较容易提取,有的则需要通过长期的积累,得到其统计意义上的特征描述,这也是干扰很难建立数学模型的原因。体系框架示意图如图8.2所示。(www.daowen.com)
图8.2 环境背景干扰场研究体系框架示意图
环境背景干扰场研究是舰船物理场性能测量体系中不可缺少的一项基本内容,特别是舰船采取有效的隐身措施后,其物理场接近或低于环境背景时,对环境背景干扰场的掌握程度显得更为重要。另外,对于探测而言,探测的距离是评价探测能力的一项决定性指标。舰船物理场经过长距离的衰减之后,已经变得相当微弱,若要判断有无舰船存在,进而对其进行定位和跟踪,必须了解舰船和环境背景干扰场特性的差异,将舰船的典型特征提取出来。评价探测装备性能的重要指标还有漏报概率和虚警概率,这需要对环境背景干扰场有相当的了解。漏报概率太大,会错过攻击目标的机会,贻误战机。虚警概率太大,对布设的水雷等装备来说,会经常启动引信电路,浪费能源,缩短有效使用期限,重则导致战略威慑策略失败;对攻击性装备来说,会导致盲目攻击,浪费资源,甚至是在战役中过早暴露自身目标,反遭到敌方的攻击。
环境背景干扰场研究是一项长期、艰巨的工作,这是由于海洋面积巨大、主要源复杂、影响因子众多等因素决定的。环境背景干扰场在不同的海域基本上是不同的,根据战略或战术目标的不同,还需要了解特定海域战场的环境背景场特征,这直接带来了工作量的激增。环境背景主要干扰源的多样性和相互关系的复杂性,往往使干扰场的特征看起来错综复杂,很难将其与舰船目标的特征区分开来。这意味着若要达到准确了解环境背景干扰场特性的目的,必须经过长期的数据和经验的不断积累。另外,环境背景干扰场某些特征是受宇宙天体运动的影响,其周期最长的是以年或多年为单位,最短的是瞬态变化,发生的概率却又很小,也决定了只有在长期观测的基础上才有可能了解其准确的特征。
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