發(fā)布時(shí)間：2020-07-23 08:48

【摘要】：近年來,隨著國家海洋政策的不斷推出,加快建設(shè)海洋強(qiáng)國已成為國內(nèi)發(fā)展的需要,水聲技術(shù)的作用日益突出,而水聲定位技術(shù)則為水聲領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。然而,如何在復(fù)雜多變的淺海環(huán)境中實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的探測、定位以及跟蹤,提高定位精度和信號(hào)處理的性能,仍舊是現(xiàn)今水聲定位技術(shù)的難點(diǎn)。三元陣定位等傳統(tǒng)的定位方法無法實(shí)現(xiàn)聲源深度的估計(jì),且遠(yuǎn)距離定位時(shí)也會(huì)由聲速梯度等因素而引起較大誤差。隨著匹配場技術(shù)的引入,匹配場被動(dòng)定位技術(shù)得到廣大水聲專家與學(xué)者的青睞。在海洋信道模型近似真實(shí)海洋環(huán)境時(shí),匹配場處理有著較為精準(zhǔn)的定位結(jié)果,可較好地實(shí)現(xiàn)聲源距離與深度的估計(jì),且在噪聲干擾的抑制和增益處理方面也有著較好的效果。然而,匹配場處理所采用的為確定性環(huán)境模型,而真實(shí)的海洋中,其信道的復(fù)雜性讓匹配場處理常出現(xiàn)環(huán)境失配等問題,因而應(yīng)用性受到一定限制。為解決匹配場失配的敏感性,提供一種更為穩(wěn)健的定位方法,本文針對淺海環(huán)境情況開展了�；盘�(hào)處理的水聲定位方法研究。將環(huán)境模型、噪聲模型、傳播模型等物理模型與信號(hào)處理的知識(shí)相融合,提供了一種自適應(yīng)的定位方法。較傳統(tǒng)的信號(hào)處理技術(shù)而言,本文模型有著更為鮮明的性能優(yōu)勢,在工程應(yīng)用方面也有著較為可觀的應(yīng)用前景。本文從�；夹g(shù)的理論出發(fā),采用簡正波聲場傳播模型,建立了水中聲源的定位系統(tǒng),對序貫貝葉斯技術(shù)和粒子濾波器的理論進(jìn)行了公式推導(dǎo),建立了狀態(tài)模型和測量模型,并構(gòu)造了目標(biāo)函數(shù),在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了水中目標(biāo)的定位仿真。仿真結(jié)果收斂,且與真實(shí)值誤差較小,能夠比較準(zhǔn)確的定位出目標(biāo)的距離和深度。為進(jìn)一步驗(yàn)證該方法的可靠性和定位的有效性,本文采用32元水聽器垂直接收陣,進(jìn)行了爆炸聲源的定位,進(jìn)一步處理了海上試驗(yàn)數(shù)據(jù),將結(jié)果進(jìn)行對比,定位結(jié)果與實(shí)際聲源位置基本一致,驗(yàn)證了定位方法的性能,并對水中目標(biāo)定位進(jìn)行了誤差分析、影響因素分析和性能優(yōu)勢分析。
【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)】：TB56
【圖文】：

這標(biāo)志著電子學(xué)第一次應(yīng)用于水不久，在 1919 年德國物理學(xué)家發(fā)表了關(guān)于并對確定聲傳播距離產(chǎn)生重要影響的論文大戰(zhàn)的間隙，由于電子學(xué)的發(fā)展，使得聲納儀”被發(fā)明并得以應(yīng)用，美國海軍實(shí)驗(yàn)室也中聲傳播機(jī)理有了更深一步的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)度儀，人們對海水聲吸收也有了比較透徹，水聲定位技術(shù)得到了全面的發(fā)展，出現(xiàn)了產(chǎn)物，人們對影響聲納性能的各種參數(shù)有了也被人們采用。主動(dòng)聲納的作用距離較戰(zhàn)個(gè)水聽器組成的被動(dòng)聲納已被廣泛應(yīng)用，然長基線定位、短基線定位、超短基線定位基線、短基線和超短基線定位系統(tǒng)的聲基線

圖 1.2 匹配場定位原理配場處理可以分為線性匹配場和自適應(yīng)匹配場處理兩類。線性匹配場常。它通過測量數(shù)據(jù)直接相關(guān)的方法來估計(jì)聲源的位置，特點(diǎn)是對環(huán)境參度相位誤差和距離深度空間采樣的敏感程度比自適應(yīng)要弱，穩(wěn)健性好。賴于環(huán)境失配的程度，且旁瓣較高，弱目標(biāo)容易被掩蓋。自適應(yīng)匹配場的優(yōu)點(diǎn)與匹配場融合，由拷貝場向量和采樣協(xié)方差矩陣聯(lián)合估計(jì)得到權(quán)效抑制旁瓣和干擾，但實(shí)際應(yīng)用中，由于環(huán)境失配的限制，它的性能優(yōu)標(biāo)運(yùn)動(dòng)的多徑信息去相干等因素也會(huì)導(dǎo)致性能的下降。表 1.1 線性匹配場和自適應(yīng)匹配場的比較處理器 特點(diǎn)性匹配場（Bartlett 處理器） 穩(wěn)健性好、旁瓣高，易出現(xiàn)環(huán)境失配自適應(yīng)匹配場（AMFP） 有效抑制旁瓣，易出現(xiàn)環(huán)境失配問配場的被動(dòng)定位對環(huán)境的依賴性很高，容易受到失配問題的干擾。其中

從一定程度上解決了環(huán)境失配問題，使用動(dòng)態(tài)模型相結(jié)合，有效的利用先驗(yàn)信息更新模型的參數(shù)，在處理低有著巨大發(fā)展?jié)摿�。�?hào)處理水聲定位方法術(shù)并不是一個(gè)新概念。它是將測量模型、環(huán)境模型、噪聲模，結(jié)合處理器提取有用信息，通過恰當(dāng)?shù)乃惴▉砉烙?jì)模型的境的目標(biāo)探測、定位、跟蹤等的方法[1]�？梢哉f，從本質(zhì)上是�；椒�，其中 AR 模型、MA 模型、ARMA 模型都是模廣義的�；幚砜梢岳萌魏蜗闰�(yàn)信息來獲取有效信息，嵌了 MBP 的復(fù)雜度，而哪種模型更適用于實(shí)際工程應(yīng)用取決于定因素污染的程度。當(dāng)信噪比比較高時(shí)，用相對簡單的非物息，當(dāng)信噪比很低時(shí)就要依賴于更多的傳播物理特性來選擇真度和�；幚淼膹�(fù)雜度關(guān)系如圖 1.3[5]所示。

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本文編號(hào)：2767126