【摘要】：圓形陣列因在其所在的平面360°方位具有相同的目標(biāo)探測(cè)與方位估計(jì)性能這一優(yōu)良特性,常見(jiàn)于聲吶浮標(biāo)陣、艦艏陣以及智能音箱傳聲器陣列中。在聲吶接收系統(tǒng)中,基于矢量水聽(tīng)器的圓形陣列在陣列信號(hào)處理的基礎(chǔ)上結(jié)合了聲壓振速聯(lián)合處理技術(shù),有助于抑制海洋環(huán)境噪聲,在較低信噪比下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程目標(biāo)被動(dòng)檢測(cè)。本文主要研究自由場(chǎng)條件下和圓柱形障板條件下矢量圓陣的方位估計(jì)問(wèn)題。經(jīng)典的方位估計(jì)方法主要分為波束掃描類和子空間分解類。因此以最小方差無(wú)失真響應(yīng)(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)算法和多重信號(hào)分類(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法為代表,對(duì)兩類算法進(jìn)行介紹,仿真對(duì)比分析聲壓圓陣和矢量圓陣的方位估計(jì)性能;針對(duì)圓陣,模態(tài)域信號(hào)處理方法能夠簡(jiǎn)化建模過(guò)程中相位延遲方面的計(jì)算,為后續(xù)處理提供方便。因此建立了矢量圓陣相位模態(tài)域輸出信號(hào),實(shí)現(xiàn)了在相位模態(tài)域利用MVDR和MUSIC算法的方位估計(jì)問(wèn)題。結(jié)合工程中的實(shí)際情況,陣列總是安裝在支撐物上面,而圓陣所用的支撐物一般是圓柱體。因此首先介紹了圓柱形障板散射聲場(chǎng)的概況,然后求得剛性圓柱形障板和絕對(duì)軟圓柱形障板的散射聲場(chǎng)解析解,進(jìn)而得到彈性圓柱形障板散射聲場(chǎng)的解析解,得到剛性、絕對(duì)軟和彈性障板條件下矢量圓陣的相位模態(tài)域參數(shù),并以MVDR算法為例,仿真分析不安放障板和三種不同材質(zhì)圓柱形障板上矢量圓陣方位估計(jì)性能。最后,對(duì)湖試的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,較好地驗(yàn)證了理論推導(dǎo)和仿真結(jié)果。
【圖文】：

陣列向量（M× K），，其中每一列 ( )ka γ （表示為：0 1 0 2 0) [ ]k k Mkjw jw jwe e eτ τ τ = ， k = 1,2的來(lái)波在空間的投影iγ 、矢量傳感器的排際情況中，陣列流型矩陣A(γ)一般只與不變的，也就是說(shuō)矢量傳感器排列的方式角向量γ 都是一對(duì)一的映射關(guān)系，可以看列流型 A也就確定了，從而接收數(shù)據(jù)矩陣出模型的矢量傳感器均勻圓形陣，方便起見(jiàn)，傳感器數(shù)目為M，基陣半徑為r。對(duì)各陣設(shè)為 0 號(hào)，其余按逆時(shí)針?lè)较蝽槾尉幪?hào)為量接收傳感器與笛卡爾坐標(biāo)系起始點(diǎn)位 個(gè)陣元的位置矢量為 [ cos , sin m m p = r γ r

3 矢量圓陣的方向圖函數(shù)及特性.1 矢量水聽(tīng)器的指向性矢量水聽(tīng)器是可以同時(shí)輸出一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的聲壓與振速的傳感器。由于海洋波導(dǎo)中傳播時(shí)，在豎直方向?yàn)轳v波，所以只考慮水平方向的二維指向性，令 = 0，則式（2-11）可以簡(jiǎn)化為：( ) ( )( ) ( )cos( ) ( )sinxyp t x tv t x tv t x tθθ = = = (故它們的指向性函數(shù)分別為：( ) 1( ) cos( ) sinxypvvRRRθθ θθ θ = = = (圖 2.3 為二維情況下一個(gè)矢量接收傳感器的兩個(gè)振速分量xv 和yv的指向性圖。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN911.7;TB565.1

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本文編號(hào)：2667819