【摘要】：淺海海域無論是在軍事還是民用方面都是一個(gè)十分重要的戰(zhàn)略區(qū)域。聲波作為在水中傳播最遠(yuǎn)、性能最好的能量形式，被廣泛應(yīng)用于大規(guī)模遠(yuǎn)距離的水下信息傳輸。而對(duì)水聲信道的研究，則是一切水下信息傳遞的基礎(chǔ),本文主要探討了信道響應(yīng)估計(jì)問題，即獲得水聲信道傳輸函數(shù)。其研究為海洋聲傳播特性的了解、水聲通信的保障、水聲設(shè)備的使用、水面艦艇之間的信息交互提供了重要的技術(shù)支持。 論文分析了淺海聲信道的主要特點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)信道響應(yīng)估計(jì)的難點(diǎn)，對(duì)淺海聲信道進(jìn)行了建模與仿真，并結(jié)合海上聲傳播的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，分別提出了針對(duì)已知聲源和未知聲源的水聲信道響應(yīng)估計(jì)方案。本文具體進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作： 1、全面地綜述了水聲信道響應(yīng)估計(jì)的研究概況，簡單敘述了淺海多途信道模型的結(jié)構(gòu)和假設(shè)條件，并從聲速剖面、聲傳播損失、海底沉積層類型、水下噪聲等四個(gè)方面闡述了海洋環(huán)境對(duì)水聲信道的影響。 2、針對(duì)已知聲源的信道估計(jì)問題，充分考慮頻散的影響，提出基于消頻散變換的水聲信道響應(yīng)估計(jì)方法。該方法在不需要任何海洋環(huán)境先驗(yàn)信息的前提下，只需利用發(fā)射和接收信號(hào)的有效頻率點(diǎn)，就能準(zhǔn)確地估計(jì)出信道響應(yīng)函數(shù)。與傳統(tǒng)的水聲信道響應(yīng)估計(jì)方法相比，該方法利用消頻散變換消除了由頻散引起的信號(hào)畸變，減緩了信道響應(yīng)隨頻率的變化趨勢(shì)，因此能夠有效地提高信道響應(yīng)估計(jì)的效率。 3、對(duì)于未知聲源信號(hào)的水聲信道響應(yīng)估計(jì)，本文依據(jù)簡正波理論和水聲信道的固有特性，采用模態(tài)濾波盲解卷方法，從垂直陣接收數(shù)據(jù)中恢復(fù)出聲源信號(hào)；并結(jié)合消頻散方法，消除頻散對(duì)盲解卷性能的影響，，提高了算法的精度。 4、分別針對(duì)淺海典型的波導(dǎo)環(huán)境：理想波導(dǎo)和夏季波導(dǎo)進(jìn)行數(shù)值仿真，給出了方法的基本理論推導(dǎo)和初始值估計(jì)過程，對(duì)比了消頻散前后水聲信道響應(yīng)估計(jì)（包括各號(hào)簡正波不同頻率成分的到達(dá)時(shí)間和幅度）的結(jié)果，從而驗(yàn)證了本文提出的基于消頻散變換的水聲信道響應(yīng)估計(jì)方法的優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)嶗山灣海域聲傳播實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析，驗(yàn)證了以上方法具有較快的收斂速度和較穩(wěn)定的性能。
【圖文】：

圖 2-1 淺海水聲信道的聲線傳播示意圖模型[29][30]傳播的過程是十分復(fù)雜多變的，水聲信道不但對(duì)聲波的能射信號(hào)的波形也會(huì)產(chǎn)生影響，想要建立一個(gè)模型來完全模是不可能實(shí)現(xiàn)的。但在一定的時(shí)間內(nèi)，可以將水聲信道看信道，即時(shí)不變?yōu)V波器。根據(jù)這一原則，可以在誤差允許理簡化的數(shù)學(xué)模型，其所需的假設(shè)條件有：上聲速不發(fā)生變化，僅是深度的函數(shù)。海底界面為平整界面，其不平整性可以通過調(diào)整海面、到合理的簡化。接收器的位置是不動(dòng)的。信道看作是一個(gè)時(shí)-空變的濾波器，其輸入為聲源發(fā)射信

Miiihtat1( ) ( )(2i 為第i條到達(dá)接收器的本征聲線的聲壓歸一化幅度值，i 為第i條到征聲線的相對(duì)到達(dá)時(shí)間。因?yàn)楦髀暰�所經(jīng)過的距離和路徑不同，所的時(shí)間和聲波能量的衰減也不相同，這就是多途效應(yīng)導(dǎo)致信號(hào)畸變?nèi)舭l(fā)射信號(hào)為 s (t),則經(jīng)過水聲信道后的接收信號(hào) r (t)可以寫作：()()()()[()]()11iMiiMiiir t st ht st a t ast (2-個(gè)水聲信道模型可以用圖 2-2 來描述。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：P733.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2552419