潛艇輻射噪聲是衡量其作戰(zhàn)性能及生存能力的重要指標(biāo),是破壞其聲隱身性能的主要因素。有針對性地對潛艇輻射噪聲進(jìn)行測量分析,努力降低潛艇噪聲,提高潛艇的聲隱身性對發(fā)揮其作戰(zhàn)使命任務(wù)至關(guān)重要。因此,提升水下大型結(jié)構(gòu)噪聲測量水平,獲得其噪聲源空間分布情況,并估計各噪聲源強(qiáng)度,對提高潛艇綜合聲隱身性能具有重要意義。本文以實現(xiàn)水下噪聲源高分辨率定位識別為主要研究內(nèi)容,針對現(xiàn)有的高分辨率算法應(yīng)用于水下聲系統(tǒng)中存在的局限性及諸多缺陷,分別從空間譜估計、陣列預(yù)處理及后處理三方面提出解決上述問題的方法。針對傳統(tǒng)高分辨率算法存在無法識別噪聲源絕對強(qiáng)度、識別聲源類型單一且對相干聲源處理能力低等問題。論文基于子空間類算法的高分辨率特性,利用特征矢量及預(yù)設(shè)聲源建立各子空間內(nèi)聲源向量的重構(gòu)模型,結(jié)合范數(shù)約束條件研究一種基于似P范數(shù)特征分解的復(fù)雜聲源高分辨率定位識別方法（P-EVD）。理論推導(dǎo)及仿真分析顯示該方法可實現(xiàn)對多類型聲源方位和強(qiáng)度的準(zhǔn)確估計而無需考慮其相干性,有效消除了傳統(tǒng)算法分辨率不足對相干聲源處理能力不佳的問題。對可能影響算法的各種參數(shù)進(jìn)行了分析討論,給出該方法可正確實施的適用范圍,并通過對幾種典型聲源的... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖２．１水下噪聲源測量模型??Ｆｉｇｕｒｅ２．１?Ｔｈｅ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｍｏｄｅｌ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ?ｎｏｉｓｅ?ｓｏｕｒｃｅ??

Ｆｉｇｕｒｅ２．３?Ｓｉｇｎａｌ?ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ?ｆｌｏｗ?ｃｈａｒｔ?ｏｆ?ｅｎｓｐａｃｅ?ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?Ｌｐ?ｎｏｒｍ??２．３?Ｐ－ＥＶＤ算法性能對比分析??２．３．１?Ｐ范數(shù)參數(shù)選取??式（２－１５）中ｐ的取值對算法的性能和求解難度有著很大的影響。在理想情況下，希??望ｐ取值為０可保證上式中待求信號￥具有最大稀疏度，最接近理論解，然而此時Ｌ。??為非凸的，求解起來非常困難。盡管存在貪婪算法［１１８］與門限算法［１１９］兩種可直接求解Ｉ。??問題的方法，但貪婪算法計算效率低，收斂緩慢，很難獲取全局最優(yōu)解；盡管門限算??法具有令人滿意的收斂速率，但該方法不能獲得連續(xù)解，且對噪聲十分敏感，同樣不??能保證最優(yōu)解得獲取。為了使對稀疏問題的求解變得可行，一般是由＆問題來替代＆??問題，從而將一個組合優(yōu)化問題放松到一個凸優(yōu)化問題來求解。與Ｉ。問題相較，厶是??１７??

但由Ａ約束獲得的問題解往往與真實稀疏解（Ａ的解）的差距甚大，只有在很嚴(yán)格的條??件下才與Ｚ。問題求解結(jié)果具有等價性［１２（）］。因此一個自然的解決方法就是使用＆框架??（０?＜?；？?＜?１）進(jìn)行求解。圖２．４所示為的稀疏性隨值變化的關(guān)系。??最稀疏?很稀疏?較稀疏?不稀疏?最不稀疏??Ｌｔ?—Ｃｂ）?（￡３）?Ｃ＾）?（＾２）?？?（＾）??非凸?非凸規(guī)劃?胃?光滑凸規(guī)劃?不易求解??凸規(guī)劃??圖２．４?的稀疏性隨ｐ值的變化關(guān)系??Ｆｉｇｕｒｅ２．４?Ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｓｐａｒｓｉｔｙ?ｏｆ?Ｌｐ?ｎｒｏｍ?ａｎｄ?ｐ??為了選取最優(yōu)ｐ范數(shù)，以單極子源作為聲波傳播模型，考慮由１００個聲壓水聽器??構(gòu)成均勻網(wǎng)格陣；目標(biāo)聲源位于與測量陣列平行的；ｃ－ｚ平面上，聲源掃描面存在２０００??個掃面點；基陣面與掃描面相距５／？；設(shè)水中聲速為１５００／？＾；背景噪聲為高斯白噪聲

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]結(jié)合主動時間反轉(zhuǎn)算法的短基線定位研究[J]. 李壯,喬鋼,何超,趙海洋.  聲學(xué)學(xué)報. 2013(03)
[2]水下聲傳感器陣列虛擬擴(kuò)展技術(shù)研究[J]. 梁國龍,馬巍,范展,王逸林.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2012(10)
[3]基于虛擬時間反轉(zhuǎn)鏡的短基線定位研究[J]. 李壯,喬鋼,王健培,孫宗鑫.  應(yīng)用聲學(xué). 2012(04)
[4]柱體表面圓環(huán)陣穩(wěn)健高增益波束形成的模態(tài)域直接優(yōu)化方法研究[J]. 汪勇,楊益新.  聲學(xué)學(xué)報. 2012(03)
[5]從陣元域到模態(tài)域陣列信號處理[J]. 鄢社鋒,侯朝煥,馬曉川.  聲學(xué)學(xué)報. 2011(05)
[6]三種虛擬陣元內(nèi)插超分辨測向算法的性能對比[J]. 陳文晟,許小劍.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2011(05)
[7]雙面Patch近場聲全息實驗研究[J]. 畢傳興,唐琦,張永斌,賀春東.  合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2011(03)
[8]球體表面圓環(huán)陣模態(tài)域穩(wěn)健高增益波束形成方法研究[J]. 錢琛,楊益新,郭國強(qiáng).  聲學(xué)學(xué)報. 2010(06)
[9]虛擬迭代時間反轉(zhuǎn)鏡被動選擇聚焦技術(shù)研究[J]. 生雪莉,羅方方,郭詠,郭龍祥.  兵工學(xué)報. 2010(03)
[10]基于聲壓-振速測量的平面近場聲全息實驗研究[J]. 畢傳興,張永斌,徐亮,陳心昭.  物理學(xué)報. 2010(02)

碩士論文
[1]虛擬陣元波束形成方法研究[D]. 胡鵬.西北工業(yè)大學(xué) 2006
[2]基于矢量水聽器的虛擬陣元波束形成研究[D]. 孫穎.哈爾濱工程大學(xué) 2006



本文編號：3518787