【摘要】：拖曳線列陣聲納是水面艦船和潛艇重要的聲納裝備之一,具有基陣尺寸大、工作頻率低、能隱蔽地發(fā)現(xiàn)遠距離目標(biāo)的特點。但拖曳線列陣在實際應(yīng)用中受到流速航速等的影響,易產(chǎn)生陣元位置誤差,使陣處理性能下降。且由于拖纜長度有限,淺海環(huán)境下拖船輻射噪聲對聲納性能的影響較為嚴重。另外觀測扇面內(nèi)常出現(xiàn)較強隨機干擾,對目標(biāo)的探測造成影響。本論文針對以上問題,研究拖曳線列陣陣形校正技術(shù)、拖船干擾抑制技術(shù)以及隨機強干擾抑制技術(shù),以改善拖曳線列陣聲納在復(fù)雜環(huán)境下的使用性能。本文首先針對拖曳陣陣形畸變,研究了拖曳陣陣形校正技術(shù)。建立了拖曳線列陣陣列畸變的數(shù)學(xué)模型,分析了陣位誤差對探測性能的影響,研究非聲輔助校正方法以及聲學(xué)計算方法。理論分析及仿真結(jié)果證明了研究的三種方法均可有效估計陣位,且非聲輔助校正方法適用于拖船處于轉(zhuǎn)彎過程及其他較大幅度陣形畸變的情況,聲學(xué)自校正方法在低信噪比下估計精度稍低于輔助校正方法。接下來針對拖船輻射噪聲的影響,研究了拖船干擾抑制技術(shù)。通過分析海試試驗數(shù)據(jù),得到由拖曳陣接收到的拖船噪聲功率譜特性與空間特性,構(gòu)建了理論模型,研究了零陷波束形成、逆波束形成、無數(shù)據(jù)依賴波束域變換這三種拖船干擾抑制方法。仿真結(jié)果及試驗結(jié)果表明,相比于常規(guī)波束形成,研究的三種方法均具有較好的拖船干擾抑制性能,有利于提高對目標(biāo)的探測能力,且無數(shù)據(jù)依賴波束域變換方法效果好于其他兩種。最后針對觀測扇面內(nèi)的隨機強干擾,研究了隨機干擾抑制技術(shù)。研究低旁瓣波束形成、矩陣濾波子空間波束形成、基于子空間重構(gòu)的波束形成方法。研究表明,低旁瓣波束形成方法具有較低的旁瓣級,可以有效抑制目標(biāo)附近強干擾的能量泄露,提高對弱目標(biāo)的探測能力;矩陣濾波子空間波束形成方法,具有期望的空域濾波的能力,可以抑制不感興趣扇面的干擾,并提高感興趣目標(biāo)的方位估計性能;基于子空間重構(gòu)的波束形成方法,可以通過重構(gòu)信號與干擾子空間,提高輸出信干比。仿真結(jié)果及試驗數(shù)據(jù)都驗證了上述結(jié)論。
【圖文】：

[37]。估計陣元實際位置，校正陣列流形是提高拖曳陣陣列處建立了拖船運動時陣列形變的數(shù)學(xué)模型，分析了陣位誤差對非聲輔助校陣方法：多項式擬合校正方法，以及聲學(xué)計算方正方法和基于最大似然的自校正方法，，進行陣形估計和補償并分別對三種方法性能進行了分析。陣接收信號模型曳陣是由M 個各向同性水聽器構(gòu)成的均勻線列陣，陣元間距入射到陣列上，陣列接收信號可以表示為[38]：x (t ) A ( )S (t ) N(t ) 1維數(shù)據(jù)接收矢量，S (t )為M 1維信號矢量，N (t )為M 12 0 0 0( ), ( ), , ( )]i D f a f af為 M D維 陣 列 流 型 矩 0 1 0 2 0 2 2, , , ]i i Mif j f j fe e ， 為各信號到各陣元間傳播時延，時延為1( cos( ))mi imdc 。

圖 2.2 折線擬合模型示意圖合模型1 折線擬合模型中：12, ,i i i i M 上假設(shè)：除第一個陣元處的旋轉(zhuǎn)角1 外，其他各陣元間旋轉(zhuǎn)2 M1 化為圓弧模型，由曲率參數(shù) 即可決定陣形的彎曲程度，陣1 11 11 10cos( ( 1) ) sin( ( 1) )i ii ix yx x d i y y d i 曳線列陣圓弧畸變模型示意圖。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U674.7

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本文編號：2654083