本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜海洋噪聲環(huán)境下近場(chǎng)源定位算法的仿真分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海洋空間物理特性復(fù)雜導(dǎo)致了水聲傳播信道呈現(xiàn)時(shí)變、空變和頻變等不確定性，高精度水下目標(biāo)定位技術(shù)在聲納、雷達(dá)、水下探測(cè)等民用和軍用領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值，一直是水聲技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。目前水下目標(biāo)定位技術(shù)的研究與應(yīng)用主要集中在遠(yuǎn)場(chǎng)源定位情況，近年來(lái)水下機(jī)器人等領(lǐng)域的不斷發(fā)展對(duì)近場(chǎng)源高精度定位技術(shù)也提出了明確需求。但近場(chǎng)源水聲定位技術(shù)的研究與應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于遠(yuǎn)場(chǎng)源定位，算法大都基于理想傳播假設(shè)，且運(yùn)算復(fù)雜度高。深入研究適用于復(fù)雜海洋噪聲環(huán)境的近場(chǎng)源定位算法，探索高精度水下目標(biāo)近場(chǎng)源定位新技術(shù)，具有重要的理論和實(shí)際意義。 本文在總結(jié)分析復(fù)雜海洋環(huán)境噪聲特性的基礎(chǔ)上，歸納出4種復(fù)雜海洋噪聲環(huán)境定位模型；仿真分析了現(xiàn)有近場(chǎng)源定位方法在復(fù)雜海洋噪聲環(huán)境下的性能；提出兩種有效的基于復(fù)雜海洋環(huán)境加性噪聲的遠(yuǎn)近場(chǎng)混合源定位新方法；并開(kāi)發(fā)了一套基于近場(chǎng)源定位方法的仿真分析軟件，可以驗(yàn)證10種定位算法在復(fù)雜海洋噪聲環(huán)境下的定位性能。主要工作及創(chuàng)新性如下： (1)針對(duì)淺海與深海的不同噪聲環(huán)境，分析了海洋環(huán)境行船噪聲、風(fēng)成噪聲等噪聲來(lái)源，并從聲源級(jí)、頻段分布、平穩(wěn)性及統(tǒng)計(jì)分布等方面分別分析復(fù)雜海洋環(huán)境加性噪聲和乘性噪聲特性，并歸納出符合實(shí)際海洋情況的高斯噪聲下定位模型、非均勻噪聲下定位模型、沖擊噪聲下定位模型及乘性與加性噪聲共存情況下定位模型等4種復(fù)雜海洋環(huán)境定位模型。 在總結(jié)現(xiàn)有近場(chǎng)源定位算法的基礎(chǔ)上，仿真分析2-D MUSIC算法、對(duì)稱子陣算法、加權(quán)線性預(yù)測(cè)算法、累積量算法及高階ESPRIT算法等5種近場(chǎng)源定位算法在高斯白噪聲、高斯色噪聲及非均勻噪聲背景下的參數(shù)均方根誤差曲線性能，以及加性與乘性噪聲共存情況及無(wú)乘性噪聲干擾條件下的參數(shù)估計(jì)性能并進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)。 (2)提出了一種適用于加性高斯白噪聲的遠(yuǎn)近場(chǎng)混合源定位新方法。該方法首先通過(guò)一維MUSIC譜峰搜索估計(jì)出遠(yuǎn)場(chǎng)角度和加性噪聲能量值，然后利用斜投影技術(shù)消除遠(yuǎn)場(chǎng)干擾，根據(jù)均勻線陣的對(duì)稱性，利用對(duì)稱子陣算法估計(jì)出近場(chǎng)源角度和距離參數(shù)信息。仿真實(shí)驗(yàn)分析表明，該算法與斜投影算法相比，具有較好的估計(jì)性能。 (3)提出了一種基于對(duì)稱均勻線陣與二階循環(huán)統(tǒng)計(jì)量相結(jié)合的遠(yuǎn)近場(chǎng)混合源定位新方法。該方法以復(fù)雜海洋環(huán)境加性非高斯色噪聲為背景噪聲，首先將均勻線陣劃分為兩個(gè)對(duì)稱子陣，獲得僅包含方位角信息的旋轉(zhuǎn)矩陣，以此為基礎(chǔ)，，構(gòu)造譜峰搜索函數(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)源和近場(chǎng)源角度的同時(shí)估計(jì)，將獲得的方位角信息代入二維MUSIC譜函數(shù)，實(shí)現(xiàn)近場(chǎng)源距離估計(jì)。仿真分析結(jié)果表明，所提算法與斜投影算法相比計(jì)算復(fù)雜度低，估計(jì)精度較高，且無(wú)需參數(shù)配對(duì)及二維搜索。 (4)參考水下目標(biāo)定位系統(tǒng)的信號(hào)處理流程，開(kāi)發(fā)了一套適用性強(qiáng)、功能易擴(kuò)展的復(fù)雜海洋噪聲環(huán)境下近場(chǎng)源定位算法仿真分析軟件。該軟件能夠模擬目標(biāo)信號(hào)的產(chǎn)生、信號(hào)在復(fù)雜海洋噪聲環(huán)境的傳播、目標(biāo)信號(hào)的接收、目標(biāo)位置參數(shù)提取、波形顯示及結(jié)果輸出等過(guò)程。具有信號(hào)類(lèi)型選擇、海洋環(huán)境噪聲選擇、陣列陣型選擇、定位算法選擇、算法仿真波形顯示及數(shù)據(jù)結(jié)果輸出等功能。該仿真分析軟件可以提供加性、乘性和加性與乘性共存3種噪聲模式，2-D MUSIC算法等10種定位算法，以及均勻線陣等10種陣列陣型，從估計(jì)精度等方面分析復(fù)雜海洋噪聲環(huán)境下近場(chǎng)源定位算法性能。 上述研究是對(duì)近場(chǎng)源定位技術(shù)在復(fù)雜海洋環(huán)境噪聲背景下應(yīng)用的探索，同時(shí)也為陣列信號(hào)處理相關(guān)問(wèn)題研究提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：海洋噪聲 近場(chǎng)源定位 遠(yuǎn)場(chǎng)源定位 仿真分析軟件
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P733.22;TN929.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 水聲定位技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 定位算法發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容及安排15-18
• 第2章 復(fù)雜海洋環(huán)境噪聲特性18-34
• 2.1 加性噪聲特性18-26
• 2.1.1 淺海環(huán)境噪聲18-25
• 2.1.2 深海環(huán)境噪聲25-26
• 2.2 乘性噪聲特性26-29
• 2.3 復(fù)雜海洋環(huán)境定位模型29-32
• 2.4 本章小結(jié)32-34
• 第3章 復(fù)雜海洋噪聲環(huán)境下近場(chǎng)源定位算法分析34-50
• 3.1 近場(chǎng)源定位算法34-40
• 3.1.1 2-D MUSIC 算法34-35
• 3.1.2 對(duì)稱子陣算法35-36
• 3.1.3 加權(quán)線性預(yù)測(cè)算法36-37
• 3.1.4 累積量算法37-38
• 3.1.5 高階 ESPRIT 算法38-40
• 3.2 加性噪聲背景下近場(chǎng)源定位算法仿真分析40-44
• 3.3 乘性與加性噪聲共存情況下近場(chǎng)源定位算法仿真分析44-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第4章 遠(yuǎn)近場(chǎng)混合源定位方法50-60
• 4.1 遠(yuǎn)近場(chǎng)混合源定位算法50-54
• 4.1.1 遠(yuǎn)近場(chǎng)混合源定位模型51
• 4.1.2 遠(yuǎn)近場(chǎng)混合源定位算法51-53
• 4.1.3 仿真實(shí)驗(yàn)分析53-54
• 4.2 遠(yuǎn)近場(chǎng)混合循環(huán)平穩(wěn)信源定位方法54-59
• 4.2.1 對(duì)稱子陣下的混合源定位模型55-56
• 4.2.2 遠(yuǎn)近場(chǎng)循環(huán)平穩(wěn)源定位方法56-57
• 4.2.3 仿真分析結(jié)果57-59
• 4.3 本章小結(jié)59-60
• 第5章 仿真分析軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)60-84
• 5.1 仿真分析軟件功能模塊63-75
• 5.1.1 目標(biāo)信號(hào)發(fā)射模塊64-66
• 5.1.2 信道傳輸模塊66-67
• 5.1.3 信號(hào)接收模塊67-71
• 5.1.4 數(shù)據(jù)處理模塊71-74
• 5.1.5 顯示模塊74-75
• 5.2 前臺(tái)界面設(shè)計(jì)75-81
• 5.3 數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)81-82
• 5.4 本章小結(jié)82-84
• 第6章 全文總結(jié)與展望84-86
• 參考文獻(xiàn)86-92
• 導(dǎo)師及作者簡(jiǎn)介92
• 在校期間所取得的科研成果92-94
• 致謝94

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 石宇;王波;王樹(shù)勛;;基于四階累積量Root-Music的近場(chǎng)信源二維參數(shù)估計(jì)[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版);2007年05期

2 黃家才;石要武;;近場(chǎng)源DOA、距離和極化參數(shù)聯(lián)合估計(jì)新算法[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2007年06期

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4 陳建峰,張賢達(dá),吳云韜;近場(chǎng)源距離、頻率及到達(dá)角聯(lián)合估計(jì)算法[J];電子學(xué)報(bào);2004年05期

5 梁軍利;王詩(shī)俊;高麗;楊樹(shù)元;張軍英;;一種無(wú)須參數(shù)配對(duì)的近場(chǎng)源定位新算法[J];電子學(xué)報(bào);2007年06期

6 梁軍利;冀邦杰;趙峰;張軍英;;一種基于平行因子分析的近場(chǎng)源定位新方法[J];電子學(xué)報(bào);2007年10期

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10 郭業(yè)才,趙俊渭;海洋環(huán)境噪聲預(yù)報(bào)建模與算法研究[J];艦船科學(xué)技術(shù);2004年04期

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)雜海洋噪聲環(huán)境下近場(chǎng)源定位算法的仿真分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：327762