【摘要】：在自由空間的條件下,現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)在水聲陣列信號處理中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸成熟。但當(dāng)這些信號處理技術(shù)應(yīng)用在淺海波導(dǎo)的環(huán)境條件下時,性能會受到很大的影響,同時也可以結(jié)合水聲物理的相關(guān)知識,對淺海波導(dǎo)中的聲場分布特征進行估計,得到更多有用的信息,并進行水平距離、聲源深度等參數(shù)進行估計。本文首先對三種解波動方程的方法及對應(yīng)模型聲場預(yù)報方法,長線陣方位估計技術(shù),淺海波導(dǎo)環(huán)境下垂直陣聲探測技術(shù)的國內(nèi)國外發(fā)展現(xiàn)狀進行了介紹。然后研究了理想環(huán)境下穩(wěn)健高分辨陣列信號處理算法,通過仿真理想環(huán)境下高分辨算法的應(yīng)用效果,得出高分辨算法相比常規(guī)波束形成方法能夠得到更窄的主瓣和更低的旁瓣的結(jié)論,以便在后續(xù)的研究中獲得更好的由于多途產(chǎn)生不同到達角度分辨效果。接著研究了目前常用的基于Kraken和Bellhop仿真軟件的兩種聲場建模技術(shù),對于一定范圍內(nèi)海區(qū)的聲場進行預(yù)報,為垂直陣在淺海波導(dǎo)環(huán)境下的性能仿真提供支撐。在波導(dǎo)環(huán)境下,對垂直陣信號處理的效果進行了仿真分析,重點分析了由于波導(dǎo)效應(yīng)產(chǎn)生的影響,當(dāng)聲源位置不同時,垂直陣俯仰角方位歷程圖存在明顯的多途現(xiàn)象的不同特征,可以利用這些特征來進行聲源水平位置和深度的估計。最后重點研究了一種淺海波導(dǎo)環(huán)境下利用垂直陣波束形成結(jié)果對聲源深度和與垂直陣之間的距離信息進行估計的方法,相比其他定位方法,能夠解決高頻聲信號處理問題,實現(xiàn)過程簡單,在高信噪比和陣列通過聲源附近的情況下得到的結(jié)果較好。利用虛源法對淺海波導(dǎo)中多途現(xiàn)象進行粗估計補償相位得到能量聚集的效果,然后使用匹配相位技術(shù)在淺海波導(dǎo)中聲源位置進行定位,得到了不同仿真條件下的結(jié)論,并且通過湖試數(shù)據(jù)對上述方法進行了驗證分析。
【圖文】：

可以利用平面波假設(shè)來解決直線陣波束形成達式為[ ( ) ( ) ( sa = exp-jωτ exp jωτexp j12 權(quán)向量為：scM=aw 件可以得到：scHs s=awa aM，，則式(2-3)和式(2-4)是等價的，假設(shè)真實信記為sa ，從而可以得到權(quán)矢量對待估計的真實則( )HH:s sc s s c spM= = a aa a w a 規(guī)波束形成器的加權(quán)向量代入空間譜計算式中為：H2 H,2s x sy c c x cMσ = =a R aw R w

s.t. ww Rw w運用 Lagrange 乘數(shù)法，定義函數(shù)( ) ( H 2 H 0, F w λ w Rw + λ εw w式中λ 是實值 Lagrange 乘數(shù)法系數(shù)。上式對( 2 0Rw + λ εw 于是( λ λεw = R + 運用矩陣求逆定理可得( H 20s λλ λε= + w a R I 可見，WCPO 算法相對于經(jīng)典對角加載法考2.3 高分辨算法的仿真結(jié)論根據(jù) 2.2 節(jié)所研究的自由場高分辨穩(wěn)健結(jié)果，如圖 2.2 所示。
【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】：2018
【分類號】：TN911.7

【參考文獻】

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1 李海峰;馬力;曾娟;劉海軍;彭大勇;趙文耀;;不同權(quán)矢量下水聲低頻相控垂直陣遠程探測性能的研究[J];應(yīng)用聲學(xué);2014年02期

2 胡銀豐;葛輝良;;基于垂直線列陣數(shù)據(jù)提取淺海波導(dǎo)聲傳播參數(shù)的模值追蹤法[J];聲學(xué)技術(shù);2013年01期

3 向龍鳳;孫超;劉宗偉;杜金燕;;基于虛擬時間反轉(zhuǎn)鏡的垂直陣艦船輻射噪聲級測量方法[J];聲學(xué)學(xué)報;2013年01期

4 張志輝;夏春艷;;海流影響下垂直陣陣形估計研究[J];艦船科學(xué)技術(shù);2011年10期

5 生雪莉;羅方方;郭詠;劉磊;;垂直陣時反聚焦的目標被動定位方法研究[J];兵工學(xué)報;2011年03期

6 郭國強;孫超;楊益新;;基于垂直陣模態(tài)分解的低頻水聲信號盲解卷處理研究[J];聲學(xué)學(xué)報;2011年01期

7 楊坤德;孫超;;淺海環(huán)境中垂直線列陣的空間增益分析[J];電聲技術(shù);2007年10期

8 鹿力成;馬力;陳耀明;;淺海海底模型對低頻聲傳播的影響[J];聲學(xué)技術(shù);2007年05期

9 趙航芳,宮先儀,李然威,楊華,胡青;淺�；祉憣嶒灁�(shù)據(jù)垂直指向性簡正波建模分析[J];聲學(xué)與電子工程;2001年04期

10 高天賦,陳耀明;短垂直陣“簡正波分解矩陣”特征值的近似解析表達式[J];聲學(xué)學(xué)報;1999年03期

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1 楊剛;韓樹平;;一種深海垂直陣目標深度估計方法[A];2015’中國西部聲學(xué)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2015年

2 陳韶華;賈云東;;淺海垂直陣寬帶常規(guī)波束形成仿真[A];中國聲學(xué)學(xué)會水聲學(xué)分會2015年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2015年

3 孫軍平;蔣國健;林建恒;衣雪娟;江鵬飛;蔣東閣;;垂直陣聲強比計算淺海近場傳播損失[A];中國聲學(xué)學(xué)會水聲學(xué)分會2015年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2015年

4 師俊杰;孫大軍;呂云飛;穆琳;貴瑞曉;;基于陣不變量的垂直陣被動定位方法研究[A];中國聲學(xué)學(xué)會水聲學(xué)分會2015年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2015年

5 宋軍;張剛強;;淺海聲場的垂直相關(guān)性及垂直陣的空間增益分析[A];2014年水聲對抗技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2014年

6 周寧;周士弘;;最小最大匹配場處理與二元垂直陣被動定位[A];2008年全國聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

7 鄢社鋒;侯朝煥;馬遠良;;波束優(yōu)化研究進展[A];中國聲學(xué)學(xué)會2006年全國聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

8 吳國清;;垂直陣和單點兩種輻射噪聲測量法的誤差比較[A];中國聲學(xué)學(xué)會2006年全國聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

9 吳國清;陳守虎;馬力;;垂直陣測量誤差分析及甚寬頻帶恒定束寬性能[A];2005年全國水聲學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

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1 孫國倉;淺海矢量聲場及其信號處理[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

2 宋俊;光纖水聽器長線陣應(yīng)用的水聲物理問題[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

本文編號：2636453