一种圆柱群体目标强度加速计算方法研究
摘要
随着水声对抗技术的发展，水下各种军事目标的隐蔽性与复杂性逐年提升。在工
程上实现对目标强度快速、准确地预报，能够为主动声纳探测与识别水下目标奠定良
好的理论基础。本文对水下圆柱群体的目标强度计算方法展开研究，提出在声束弹跳
法中利用KD树结构加速声束追踪的研究方法，在加快计算过程的同时，解决多体结
构目标存在的遮挡与多次散射问题，对圆柱群体目标强度实现正确预报。
首先，以板块元方法为基础进行多体结构目标强度的计算研究：使用深度缓存算
法解决多体结构存在的遮挡问题；通过声束弹跳法处理多次散射问题，以二面角反射
体为例，将其目标强度的理论解推导结果与声束弹跳法的仿真计算结果进行对比，验
证了声束弹跳方法的有效性。其次，确立KD树加速结构的实现方案；在对目标面元
模型进行KD树结构划分以及声束构建后，实现基于KD树的声束追踪。通过对圆柱
空腔体目标进行声束追踪测试，分析KD树结构对于声束追踪过程的加速效果。研究
结果表明，KD树结构能够显著地加速声束追踪过程，并且追踪声束的数量越多，加速
效果越明显。
最后针对圆柱群体目标展开目标强度计算研究：通过基于KD树结构的声束追踪
方式，解决板块元方法未考虑到的面元遮挡问题，在获得正确消隐结果的同时分析遮
挡问题对于圆柱群体目标强度的影响；结合声束弹跳法的计算思想，利用基于KD树
结构的声束弹跳法计算考虑多次散射情况下圆柱群体的目标强度，分析多次散射对于
目标强度预报的影响。另外还进行了水下圆柱群体目标回波测量实验，将实验结果与
仿真结果进行比对，验证了算法的合理性与准确性。
关键词：圆柱群体；目标强度；声束弹跳法；KD树；多次散射
一种圆柱群体目标强度加速计算方法研究
ABSTRACT
Withthedevelopmentofunderwateracousticcountermeasuretechnology,the
concealmentandcomplexityofvariousunderwatermilitarytargetsareincreasingyearby
year.Realizingrapidandaccuratepredictionoftargetstrengthinengineeringcanlayagood
theoreticalfoundationforactivesonardetectionandidentificationofunderwatertargets.In
thispaper,thetargetstrengthcalculationmethodofunderwatermulti-bodystructureisstudied.
ByestablishingtheKDtreeaccelerationstructure,atargetstrengthaccelerationcalculation
methodisproposed,andthetargetstrengthcalculationresearchiscarriedoutbytakingthe
cylindricalgrouptargetasanexample.Whilespeedingupthecalculationprocess,solvethe
occlusionandmultiplescatteringproblemsofthetarget,andrealizethecorrectpredictionof
thetargetintensityofthecylindricalgroup.
First,basedontheplateelementmethod,thecalculationofthetargetstrengthofmulti-
bodystructuresiscarriedout:usingthedepthbufferalg