近年來各國對海洋權(quán)益以及海防建設(shè)的重視逐步提高,使得聲學(xué)技術(shù)成為水下定位最為有效的手段之一,也是組成國家海洋學(xué)科領(lǐng)域的重要部分。高速合作目標(biāo)水下定位系統(tǒng)是以長基線定位方式進行定位的系統(tǒng),以同步信標(biāo)的模式進行工作。系統(tǒng)主要功能是對高速合作目標(biāo)水下的位置進行高精度定位,并將測量得到的運動軌跡實時顯示在計算機上,其能力主要體現(xiàn)在能對高速運動合作目標(biāo)進行持續(xù)跟蹤。本文主要對高速合作目標(biāo)水下定位系統(tǒng)的信號預(yù)處理方法、檢測方法以及參數(shù)估計三個方面進行研究。本文首先對高速合作目標(biāo)水下定位系統(tǒng)的信號預(yù)處理方法進行了研究,介紹了自適應(yīng)Notch濾波器的原理,對其特性進行了仿真分析,隨后討論了不同參數(shù)對自適應(yīng)Notch濾波器濾波效果的影響。由于本系統(tǒng)將是對多個通道信號進行處理,進而對并行多通道Notch濾波器進行了研究,并將其與單通道進行了性能對比,得到對于含有多個頻率分量的信號采用并行多通道Notch濾波器濾波效果更好的結(jié)論。在第二部分則對本系統(tǒng)所采用的兩種信號檢測方法進行了研究,即抗通道串?dāng)_檢測和抗信道多途檢測�？雇ǖ来�?dāng)_方面,本系統(tǒng)主要是利用VIFD的抗串?dāng)_特點提出抗通道串?dāng)_聯(lián)合檢測的思想,即包絡(luò)檢波、鑒寬器與VIFD聯(lián)合檢測,并對聯(lián)合檢測后的效果進行了仿真驗證;抗信道多途方面,系統(tǒng)針對由“相消干涉”現(xiàn)象引起的直達聲漏報這一情況,提出以雙重寬度判決及時間間隔判決為核心的抗信道多途檢測方法,并對抗信道多途的效果進行了仿真驗證。在參數(shù)估計部分,本文主要研究了基于相位補償?shù)臅r延估計方法和基于頻點自跟蹤器的自適應(yīng)頻率估計方法。仿真分析了不同信噪比下基于相位補償?shù)臅r延估計性能和不同信噪比下頻點自跟蹤自適應(yīng)的頻率估計效果。為了驗證上述內(nèi)容,本文采用實驗室電聯(lián)調(diào)和湖試試驗兩種方式對其進行驗證,從而證實了高速合作目標(biāo)水下定位系統(tǒng)所采用信號處理和檢測方法是有效且實用的。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB56
【部分圖文】：

高速合作目標(biāo)水下定位系統(tǒng)主要由船載顯示分系統(tǒng)、浮標(biāo)測量分系統(tǒng)、無線電遙控與數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)以及調(diào)試模擬分系統(tǒng)四部分組成，系統(tǒng)組成示意圖如圖 1.1 所示。圖1.1 高速合作目標(biāo)水下定位系統(tǒng)組成各分系統(tǒng)的主要功能介紹如下：(1) 船載顯控分系統(tǒng)是由兩個模塊構(gòu)成，分別是顯示計算機和數(shù)據(jù)處理機。顯控計算機用于完成系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、對浮標(biāo)工作狀態(tài)的控制和自檢、軌跡顯示等其它非解算功能，以及對整體的工作情況進行監(jiān)測和遙控。數(shù)據(jù)處理機用于完成實時處理水下浮標(biāo)測量平臺打包上傳的數(shù)據(jù)，并對目標(biāo)位置信息進行解算，將處理結(jié)果輸出給顯控計算機，完成對目標(biāo)運動情況的監(jiān)測。(2) 浮標(biāo)測量分系統(tǒng)負責(zé)實時接收信標(biāo)發(fā)射信號，對解算目標(biāo)位置所需的聲學(xué)參數(shù)進行測量，完成信號的聲學(xué)處理。通過無線電通信和船載基站將各浮標(biāo)的衛(wèi)星定位信息與方位姿態(tài)儀中記錄的信息與聲學(xué)處理數(shù)據(jù)一同打包回傳至船載顯控分系統(tǒng)。(3) 無線電遙控與數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)主要負責(zé)各系統(tǒng)之間的通信功能，分為浮標(biāo)和船載兩個部分。船載無線電遙控設(shè)備主要是用于對浮標(biāo)下達各種控制命令以及將初始化參數(shù)發(fā)送至浮標(biāo)。而浮標(biāo)無線電遙控設(shè)備除了接收顯控發(fā)出的功能指令外，還要將浮標(biāo)測

研究信道特點時，通常將其看做成濾波器的一種，并按照其特點。而海洋環(huán)境是十分復(fù)雜的，整個海洋信道都是具備隨機性和道來說，該濾波器的傳遞函數(shù)是無法精確描述的[17]。一般信號處想化模型假設(shè)，比如線性的、無色散的，在這種假設(shè)下采用最大濾波器是聲吶最佳處理器[18][19]。之前我們也提到了海洋信道是用匹配濾波器將不能達到最佳效果。為此我們提出了一種能根據(jù)身設(shè)備參數(shù)的，使其具有相應(yīng)自適應(yīng)能力的處理方法，這就是濾波器具備一種其他固定濾波器無法與之相匹配的信號處理能性的環(huán)境信號方面，往往能得到十分滿意的結(jié)果，其性能更是遠以說自適應(yīng)濾波技術(shù)對于同級信號處理是尤為重要的。展示了自適應(yīng)濾波器處理信號的整個流程，其中 x(n)為濾波器輸)為濾波器輸出，e(n)為誤差輸出。而自適應(yīng)算法的過程就是通過作為濾波器輸出 y(n)與期望響應(yīng) r(n)的誤差 e(n)最小。整個過程信號統(tǒng)計特性的估計結(jié)果，調(diào)整其本身的響應(yīng)使某一代價函數(shù)

圖 2.2 自適應(yīng)Notch 濾波器原理圖) n ( k)為期望信號，k 1,2, , L為時間序號， ( )sx k 和 ( )cx k 是一對正交參考輸入； ( )su k 和 cu號輸出。設(shè)該濾波器的學(xué)習(xí)步長為 ，中心信號可表示為： 00cossin csx k A kx k A k過程為( ) ( ) c c s sy k u k x k u k x k k d k y k 1 c c cu k u k k x k 1 s s su k u k k x k 濾波器期望響應(yīng)到信號輸出端的系統(tǒng)相當(dāng)于一(2-9)，其中2p A 。 0cos 1 p z
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本文編號：2860474