本文關(guān)鍵詞：基于TRM技術(shù)的淺海目標(biāo)探測(cè)方法研究

  更多相關(guān)文章： 淺海聲學(xué) 射線理論模型 TRM技術(shù) 信號(hào)處理 目標(biāo)定位

【摘要】：水聲定位技術(shù)是水聲技術(shù)中的一個(gè)非常重要也是最基本的問(wèn)題。目前,在研究階段人們所知的各種能量和傳播介質(zhì)形式中,在海水中聲波傳播性能為最好,聲場(chǎng)是水中傳播最遠(yuǎn)的物理場(chǎng)。在混濁又復(fù)雜的海水環(huán)境中,無(wú)論是光信號(hào)或是電磁波,它們的傳播衰減程度都是非常大的,并且在海水介質(zhì)中的傳播距離也是十分有限的。水聲定位技術(shù)在水中聲信號(hào)的技術(shù)研究中擔(dān)任著非常關(guān)鍵的角色,這是目標(biāo)定位技術(shù)的作用所決定的。傳統(tǒng)的自相關(guān)算法進(jìn)行目標(biāo)定位是通過(guò)對(duì)采集到的聲信號(hào)進(jìn)行自相關(guān),根據(jù)自相關(guān)的特性提取信號(hào)的時(shí)間差值,實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位。但是,在淺海水域由于受到環(huán)境以及淺海水域所特有的多途效應(yīng)影響,易導(dǎo)致自相關(guān)后的波形攜帶虛假信息,無(wú)法準(zhǔn)確定位。所以提出TRM技術(shù)實(shí)現(xiàn)信號(hào)聚焦,得到準(zhǔn)確的相關(guān)波形,實(shí)現(xiàn)定位。TRM技術(shù)分為陣列式和單水聽器兩種形式,陣列式TRM技術(shù)可以在球面波聲場(chǎng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)能量聚焦,而單水聽器無(wú)法實(shí)現(xiàn),但是,在淺海水域卻可以應(yīng)用單水聽器TRM實(shí)現(xiàn)信號(hào)能量聚焦,這正是結(jié)合了淺海水聲特性得以實(shí)現(xiàn),單水聽器TRM技術(shù)具有隱蔽性較好和節(jié)省資源等優(yōu)勢(shì)。所以本文采用單水聽器TRM技術(shù)在淺海水域?qū)崿F(xiàn)信號(hào)能量聚焦,從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)定位。首先,利用射線理論建立單水聽器TRM技術(shù)數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)水下聲信號(hào)采集系統(tǒng),用湖試實(shí)驗(yàn)?zāi)M淺海水聲環(huán)境,水下采集系統(tǒng)由聲信號(hào)換能器、采集卡、信號(hào)調(diào)理器和LabVIEW軟件構(gòu)成。由于實(shí)驗(yàn)環(huán)境較為復(fù)雜,信號(hào)采集時(shí)會(huì)包含各種干擾,所以設(shè)計(jì)了水下聲信號(hào)的預(yù)處理。其次,針對(duì)應(yīng)用TRM技術(shù)前后采集到的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比,從而驗(yàn)證使用TRM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與可行性,聯(lián)合傳統(tǒng)的相關(guān)函數(shù)算法確定直達(dá)波與只發(fā)生一次反射的信號(hào)波的時(shí)間差值。利用單水聽器的數(shù)學(xué)模型與虛源法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)位置的水平距離和深度的測(cè)量,再聯(lián)合線性布陣定位算法測(cè)量出目標(biāo)位置的方位。最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的三維定位。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了利用TRM技術(shù)提高了傳統(tǒng)的相關(guān)算法淺海目標(biāo)定位精度,證明此方法是可行的。
【關(guān)鍵詞】：淺海聲學(xué) 射線理論模型 TRM技術(shù) 信號(hào)處理 目標(biāo)定位
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB56
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-17
• 1.1 課題背景和意義12-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.1 TRM技術(shù)的起源14
• 1.2.2 TRM技術(shù)在水聲學(xué)中的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文的主要內(nèi)容15-17
• 第2章 淺海聲信號(hào)的傳播特性及水聲傳播模型17-36
• 2.1 淺海水域聲信號(hào)的傳播特性17-20
• 2.1.1 起伏的波浪17-19
• 2.1.2 內(nèi)波19
• 2.1.3 海水的不均勻性19-20
• 2.1.4 環(huán)境噪聲20
• 2.2 水聲傳播模型20-23
• 2.2.1 簡(jiǎn)正波模型21
• 2.2.2 射線理論模型21-23
• 2.3 虛源法模型23-30
• 2.3.1 界面反射產(chǎn)生的虛源23-26
• 2.3.2 界面反射系數(shù)26-30
• 2.4 淺海水聲信道的多途性仿真及實(shí)測(cè)結(jié)果30-35
• 2.4.1 淺海水聲信道的多途性30-33
• 2.4.2 淺海水聲信號(hào)的實(shí)測(cè)結(jié)果33-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 TRM淺海目標(biāo)探測(cè)算法及仿真36-57
• 3.1 TRM技術(shù)研究36-41
• 3.1.1 TRM技術(shù)基礎(chǔ)理論36-38
• 3.1.2 信號(hào)波動(dòng)方程38-40
• 3.1.3 互易性40-41
• 3.2 單水聽器TRM技術(shù)定位41-51
• 3.2.1 單水聽器TRM技術(shù)定位原理41-44
• 3.2.2 自相關(guān)法的多途信道時(shí)間差44-46
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)仿真46-51
• 3.3 TRM技術(shù)信道51-55
• 3.3.1 TRM技術(shù)完全匹配信道51-53
• 3.3.2 TRM技術(shù)不匹配信道53
• 3.3.3 信道仿真53-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 第4章 淺海聲信號(hào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析57-75
• 4.1 信號(hào)采集系統(tǒng)組成57-59
• 4.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境59-60
• 4.3 數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理60-73
• 4.3.1 數(shù)據(jù)采集60-63
• 4.3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理63-66
• 4.3.3 TRM技術(shù)前后信號(hào)對(duì)比66-70
• 4.3.4 TRM后的信號(hào)提取時(shí)間差70-73
• 4.4 本章小結(jié)73-75
• 第5章 淺海目標(biāo)定位75-82
• 5.1 基于虛源法的單水聽器TRM技術(shù)75-78
• 5.1.1 虛源法定位算法75-76
• 5.1.2 定位方程76-77
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)深度和測(cè)距結(jié)果分析77-78
• 5.2 線性布陣方向定位78-81
• 5.2.1 線性布陣算法78-79
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)方向結(jié)果分析79-81
• 5.3 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果87-88
• 致謝88-89

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1 陳晟;林關(guān)成;;鈸式水聽器的改進(jìn)及仿真測(cè)試研究[J];渭南師范學(xué)院學(xué)報(bào);2009年02期

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3 石歸雄;張國(guó)軍;劉細(xì)寶;王曉瑤;許姣;;仿生水聽器設(shè)計(jì)、制造與測(cè)試[J];海洋技術(shù);2011年01期

4 孫好廣;姚紀(jì)元;;高性能大深度水聽器技術(shù)研究[J];聲學(xué)與電子工程;2012年04期

5 林向真,任樹初;寬帶測(cè)試水聽器[J];聲學(xué)學(xué)報(bào);1964年01期

6 胡長(zhǎng)青;淺海單個(gè)水聽器匹配場(chǎng)定位的研究[J];聲學(xué)技術(shù);1996年01期

7 郭西洋;周利生;陳毅;;復(fù)數(shù)阻抗法修正電纜引起的水聽器靈敏度變化[J];聲學(xué)技術(shù);2014年01期

8 賈志富;測(cè)量超聲場(chǎng)聲強(qiáng)用組合式水聽器的設(shè)計(jì)方案[J];聲學(xué)技術(shù);2001年02期

9 周龍甫;羅二平;申廣浩;吳曉明;湯池;;水聽器式便攜超聲參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)的研制[J];中國(guó)醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志;2006年01期

10 王曉林;王茂法;;拖線陣水聽器流噪聲預(yù)報(bào)與實(shí)驗(yàn)研究[J];聲學(xué)與電子工程;2006年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 白琳瑯;;透聲面元PVDF水聽器的有限元法分析[A];2009年中國(guó)東西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

2 王艷;姜亞浩;陸玲蘭;;一種組合二維矢量水聽器[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2002年全國(guó)聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

3 沈建文;管靜;劉媛;王靜;潘蘭強(qiáng);;有限元法分析圓管水聽器厚度變化[A];2009年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)交流暨水聲學(xué)分會(huì)換屆改選會(huì)議論文集[C];2009年

4 夏鐵堅(jiān);郝浩琦;姚紀(jì)元;;內(nèi)腔部分充液的壓電陶瓷圓管水聽器靈敏度[A];2009年中國(guó)東西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2009年

5 潘潮;解寶興;陳守六;金亨煥;;便攜式水聽器低頻接收電壓靈敏度特性測(cè)量?jī)x[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2002年全國(guó)聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

6 馬遠(yuǎn)良;;用信號(hào)處理的一般原理分析壓差水聽器的空間增益[A];2004年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

7 王萬(wàn)順;王先華;;水聽器復(fù)數(shù)靈敏度相位測(cè)時(shí)校準(zhǔn)法[A];2004年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

8 葛輝良;何祚鏞;袁文俊;;平面PVDF水聽器對(duì)湍流邊界層壓力起伏的響應(yīng)計(jì)算[A];水下噪聲學(xué)術(shù)論文選集（1985-2005）[C];2005年

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10 付繼偉;汪小亞;陳川;;某型振速水聽器及其前置電路的研制[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2007年青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];2007年

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2 李東明;干涉型光纖光柵水聽器關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2013年

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1 周佳晟;振動(dòng)和聲壓激勵(lì)對(duì)水聽器特性影響及改進(jìn)措施[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

2 劉爽;零階及一二階組合水聽器的設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

3 張鵬;集成型二維矢量水聽器研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

4 王茹;基于TRM技術(shù)的淺海目標(biāo)探測(cè)方法研究[D];沈陽(yáng)理工大學(xué);2016年

5 陳婕;小型二維矢量水聽器的研制[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

6 黃勇軍;使用激光多普勒技術(shù)校準(zhǔn)水聽器復(fù)數(shù)靈敏度方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

7 張益;自校準(zhǔn)智能水聽器研究[D];中北大學(xué);2007年

8 柳增運(yùn);基于水聽器超聲聲場(chǎng)特性參數(shù)測(cè)量研究[D];北京化工大學(xué);2011年

9 邢廣振;激光外差校準(zhǔn)高頻水聽器及若干影響因素的研究[D];中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院;2013年

10 王正強(qiáng);水聽器電信號(hào)模擬裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];湘潭大學(xué);2015年

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