基于均匀椭球形船体模型和重力梯度的水下航行器检测可行性分析 郑和兴（Hexing Zheng）、 刘金国（Jinguo Liu）和 顾海涛（Haitao Gu）

《Journal of Marine Science and Engineering》：Feasibility Analysis of Underwater Vehicle Detection Based on Homogeneous Ellipsoidal Hull Model Using Gravity Gradient Hexing Zheng, Jinguo Liu and Haitao Gu

　　

摘要

近年来，随着水下航行器在降低噪音方面的能力不断提高，基于声纳的检测方法遇到了诸多挑战，因此非声学检测方法成为了研究的重点。由于其出色的隐蔽性和抗干扰性能，重力梯度检测被视为一种重要的非声学水下目标检测手段。本文基于水下航行器的结构特点，建立了一个由两个相似旋转椭球体组成的均匀椭球体外壳（HEH）模型。该模型假设水下航行器的质量在整个外壳上均匀分布。文中推导出了该模型产生的重力异常和重力梯度异常的解析公式，并分析了它们的空间分布特征。此外，还基于HEH模型分析了利用垂直重力梯度分量进行水下航行器检测的可行性。实验结果表明，当重力梯度计的精度达到10^-4 E时，对于排水量为18,750吨的大型水下航行器，其检测距离可达到570米。