【摘要】：海洋占地球面積的70%以上,蘊(yùn)含著豐富的資源。但海洋探測(cè)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于無(wú)線電技術(shù),導(dǎo)致海洋資源的探索、開(kāi)發(fā)極為緩慢。在廣闊的海洋水下空間中,聲波是目前已知的水下傳播距離最遠(yuǎn)的能量輻射形式,所以水聲技術(shù)是海洋資源的探測(cè)和開(kāi)發(fā)特別是海洋水下工程最重要的技術(shù)手段。水聲技術(shù)中一個(gè)最重要且最基本的問(wèn)題就是水聲定位技術(shù),確定目標(biāo)的存在和位置是海洋開(kāi)發(fā)中一個(gè)重要的課題。大多數(shù)聲學(xué)定位系統(tǒng)利用時(shí)間差或相位差一次只能定位一個(gè)目標(biāo),無(wú)法在多目標(biāo)定位場(chǎng)景中使用。為了解決這個(gè)問(wèn)題,提出了將應(yīng)用于空氣信道的陣列信號(hào)處理技術(shù)經(jīng)過(guò)適配后用于水下信道。利用特征結(jié)構(gòu)的子空間方法,對(duì)多個(gè)空間信號(hào)到達(dá)方向(DOA)進(jìn)行研究。本文取得的主要研究成果如下:(1)首先介紹了水聲信道的特點(diǎn)及水聲定位系統(tǒng)主要組成、陣列信號(hào)處理陣列流型及本文將用到的算法。根據(jù)水聲信號(hào)特點(diǎn),設(shè)計(jì)制作了可用于水下聲學(xué)定位的硬件平臺(tái)。由于陣元數(shù)多于采集通道數(shù),為了靈活選擇不同陣型,設(shè)計(jì)了不同陣元進(jìn)入采集通道的選擇電路。每路通道進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理,提高信噪比。同步采集多路水聲信號(hào),挑選出其中包含信號(hào)的數(shù)據(jù)段,將有用數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。(2)在水聽(tīng)器陣列共48路呈12*4排布的陣元中選取12路作為陣型,配合相應(yīng)的算法,比較各陣型及適配的算法在精度和運(yùn)算時(shí)間上的優(yōu)劣,選取綜合性能良好,本文適用的陣型及算法,并可根據(jù)使用的不同場(chǎng)合改用不同陣型及算法。本文選取一維線陣、L型陣、雙L型陣、均勻面陣、“口”字型陣這幾種陣型,每種陣型選用一至三種算法,比較每種情況下的性能及運(yùn)行時(shí)間,為實(shí)際應(yīng)用提供可供參考的理論依據(jù)。(3)分析了同一種算法在不同陣型下的不同表現(xiàn),找出差異的原因,以及分析對(duì)以后設(shè)計(jì)高精度的水下定位系統(tǒng)需要注意的問(wèn)題。
【圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文的新的發(fā)明。它利用了信號(hào)子空間和噪聲子空間的正交性這個(gè)特性，對(duì)接收信號(hào)劃分出信號(hào)和噪聲空間來(lái)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)[7]。Roy 等于 1986 年提出了估計(jì)信號(hào)參數(shù)的旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)（ESPRIT），因?yàn)槭褂昧俗涌臻g旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)，相對(duì) MUSIC 方法而言，不需要在全空間進(jìn)行搜索計(jì)算，可以大大減少計(jì)算量。陣列信號(hào)處理技術(shù)來(lái)源于空氣信道無(wú)線電陣列信號(hào)處理，空氣信道無(wú)線電陣列信號(hào)處理經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，技術(shù)日趨成熟，已廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等許多領(lǐng)域[1]。水聲陣列則大多應(yīng)用在拖曳聲納和岸基警戒系統(tǒng)中。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文的新的發(fā)明。它利用了信號(hào)子空間和噪聲子空間的正交性這個(gè)特性，對(duì)接收信號(hào)劃分出信號(hào)和噪聲空間來(lái)進(jìn)行參數(shù)估計(jì)[7]。Roy 等于 1986 年提出了估計(jì)信號(hào)參數(shù)的旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)（ESPRIT），因?yàn)槭褂昧俗涌臻g旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)，相對(duì) MUSIC 方法而言，，不需要在全空間進(jìn)行搜索計(jì)算，可以大大減少計(jì)算量。陣列信號(hào)處理技術(shù)來(lái)源于空氣信道無(wú)線電陣列信號(hào)處理，空氣信道無(wú)線電陣列信號(hào)處理經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，技術(shù)日趨成熟，已廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等許多領(lǐng)域[1]。水聲陣列則大多應(yīng)用在拖曳聲納和岸基警戒系統(tǒng)中。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN911.7;TB56

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2704816