【摘要】：低信噪比條件下的水下遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)聲源方位估計(jì)問題是國家迫切需要解決的問題,同時(shí)也是領(lǐng)域難題�，F(xiàn)有的解決方法中,占主導(dǎo)地位的是基于聲壓陣和矢量陣的目標(biāo)方位估計(jì)方法。但是想要基于主流傳感器,單從優(yōu)化處理算法上獲得較大的突破是比較困難的�，F(xiàn)在將目光著眼于更高階,為解決這類問題提供一種新的思路。高階物理場(chǎng)擁有更多的信號(hào)量,包含了更加全面的聲場(chǎng)信息,引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注,一些關(guān)于高階物理場(chǎng)的研究成果相繼發(fā)表。本文在總結(jié)國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上,從高階聲場(chǎng)的物理機(jī)理出發(fā),基于泰勒級(jí)數(shù)展開討論了利用聲場(chǎng)高階量構(gòu)成的任意階廣義聲學(xué)傳感器在目標(biāo)方位估計(jì)中的性能潛力,分析了其各通道的輸出空間相關(guān)性。分析得出相對(duì)于更高階,二階傳感器具有更高的研究?jī)r(jià)值。但目前已有的研究成果中,對(duì)二階傳感器目標(biāo)方位估計(jì)的研究還較少,且都是將單個(gè)二階傳感器各通道作為獨(dú)立通道處理的,并沒有充分發(fā)揮二階傳感器的優(yōu)勢(shì)。本文針對(duì)二階傳感器,首先推導(dǎo)了其各通道輸出空間相關(guān)性、單通道指向性和多通道組合指向性,這些理論是陣列設(shè)計(jì)、方位估計(jì)和性能評(píng)價(jià)的基礎(chǔ);接著,將矢量傳感器信號(hào)處理方法引入高階,研究基于二階矢量水聽器的信號(hào)處理算法,利用常規(guī)波束形成和MVDR兩種波束形成器對(duì)單個(gè)二階傳感器和二階傳感器均勻線陣列的目標(biāo)方位估計(jì)進(jìn)行仿真,從波束寬度、左右舷、信噪比門限、抑制噪聲能力、空間多聲源的分辨能力等方面討論了二階矢量水聽器的方位估計(jì)性能。在該部分研究中,首次將聯(lián)合處理思想運(yùn)用到二階傳感器方位估計(jì)中,取得了顯著的增益,驗(yàn)證了聯(lián)合處理思想的優(yōu)勢(shì);進(jìn)一步,基于波束圖乘積定理,通過設(shè)計(jì)二階傳感器波束圖的組合指向性,研究了二階傳感器在控制柵瓣、消除后瓣、抑制左右舷等方面的性能潛力;最后,類比力學(xué)中的應(yīng)力主方向理論,首次探討了一種基于聲場(chǎng)二階信號(hào)量張量特性的空間方位估計(jì)算法,該算法物理意義清晰直觀,可以實(shí)現(xiàn)單傳感器方位估計(jì),文中詳細(xì)分析了該算法原理,討論了理論估計(jì)誤差,證明了算法的可行性。本文的研究工作是以嚴(yán)密的理論推導(dǎo)為基礎(chǔ)的。因?yàn)楸疚闹械难芯渴腔谒晫W(xué)的,這里的傳感器主要指的是水聽器,但文中的方法在空氣聲學(xué)中也同樣適用。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB565.1
【圖文】：

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文偏導(dǎo)數(shù) ( )l , m ,np t ，就能確定空間任意點(diǎn) ( x , y ,z )處了 0 階廣義聲壓傳感器，也就是常規(guī)的聲壓傳感器義聲傳感器。該傳感器是聲壓梯度或矢量傳感器，三個(gè)空間一階偏導(dǎo)數(shù)）。當(dāng) v = 2時(shí)，等式(2-5)定義學(xué)二元傳感器。二元傳感器測(cè)量聲壓、聲壓梯度和定的階數(shù)v，利用等式(2-5)就能推測(cè)出測(cè)量點(diǎn)周圍隨著v的增加提高。v值可以用均方分析計(jì)算聲壓場(chǎng)泰勒級(jí)數(shù)近似的百（波長(zhǎng)的百分比）的函數(shù)。已有前人做過此類計(jì)算感器推測(cè)空間點(diǎn)聲壓場(chǎng)用等式(2-5)對(duì)平面波聲場(chǎng)推算能得到較為理想的結(jié)了沿著直角坐標(biāo)系k 方向傳播的平面波，在原點(diǎn)處

-18)變?yōu)? ) ( ) ( )0vds d sdg g φ θa=n n = , = n n sin sin cos ( )cos coss s s sn n = φ φ θ θ +φ φ-20)表示多通道濾波器的波束圖，相當(dāng)于v階聲傳感器的波束圖濾波器的基本結(jié)構(gòu)方程如下( ) ( ) ( )0 , , , ,vd ddp ω φ θ A ω pω φ θ== ( ) ( ), , , ,, ,vd l m n l m nl m n dp ω φ θ b pω+ + == ( ) ( ) ( ) ( ), ,sin cos cos sin, ,l m n l ml m n s s s sdbl m nφ φ θ θ+ = -22)與等式(2-15)本質(zhì)上是相同。等式(2-23)和(2-24)由等式(2-1-10)中的x， y， z被等式(2-19)中相應(yīng)的分量替代。圖 2.2 給出了多聲道濾波器的結(jié)構(gòu)圖。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2714894