我國海洋的安全問題已經(jīng)成為一個重要的課題,目標探測更是其中重要的組成部分之一。最新的聲吶系統(tǒng)一般采用多個水聽器的組合形成水聽器基陣以及更有效率的信號處理方法來實現(xiàn)對目標的探測,垂直陣更是因其布放、回收方便和易于大規(guī)模實現(xiàn)的特點,在水聲工程項目中被更為廣泛地應(yīng)用。本論文基于水聲光纖垂直陣,軟件平臺基于ARK-3500工控機,軟件具體包括:基于ARK-3500平臺的軟件框架搭建,數(shù)據(jù)流控制與信息交互;基于相移波束形成方法的目標俯仰角測量;基于小數(shù)時延波束形成方法的時域波束形成實現(xiàn)及線譜檢測等。論文闡述了基于垂直陣背景的相移和時延波束形成,根據(jù)實際陣列進行仿真研究,在低采樣率下,波束輸出會發(fā)生畸變,進一步闡述了多種小數(shù)時延波束形成的方法和仿真研究對比。論文還有關(guān)于水聲目標探測過程中常見的LOFAR譜分析和DEMON譜分析,給出了自主檢測目標算法軟件的思路流程。論文最后一章主要是目標探測算法的軟件實現(xiàn),在LINUX系統(tǒng)平臺上用C語言實現(xiàn),軟件包括采用多進程技術(shù)軟件框架、目標探測算法模塊、基于UDP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信模塊和與上位機通信的RS232串口模塊和采集姿態(tài)傳感器的RS485串口模塊。最后通過... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

垂直陣探測系統(tǒng)示意圖

第 2 章 陣列信號處理陣或者平面陣的法線方向上才能夠獲得同向相加，當對于一個陣列的形狀未知的時候不一定存在一個入射角度θ 使得各個陣元實現(xiàn)同向相加，使得 R (θ )最大。因此，我們需要對每一個陣元做一定的處理，使得在探測目標的方向上它們能夠?qū)崿F(xiàn)同相相加。從圖2.3(a)、(b)的對比可以看出，對于等間隔線陣來說，陣元間隔與波長的關(guān)系也很重要，當兩者的值設(shè)置不合理 d > 1/ 2的時候，會出現(xiàn)如圖 2.3(b)所示的副極大值，影響實際效果。

X1(t)X2(t)XN(t) τNτ2τ1ω2ωNΣ y(t)圖 2.4 時間延遲波束形成原理示意圖時延波束形成的好處是與信號的頻率沒有關(guān)系，同時對信號的形式?jīng)]有特別的要求，但在實際的工程應(yīng)用中，采樣率不可能無限大，存儲空間也存在一定的限制，所以采樣率的大小限制著波束形成結(jié)果的精度。在實際 MATLAB 軟件仿真的時候，常規(guī)的時延波束形成只能夠通過對整數(shù)個采樣點的移動來達到時間補償?shù)男Ч�，這就降低了輸出的效果，所以在下一節(jié)中，將針對這些問題進一步提出小數(shù)時延的解決辦法。下面對時延波束形成做 MTALAB 仿真，針對寬帶信號：垂直陣陣元個數(shù)是 16，信號處理帶寬范圍：1-1.5kHz，信號長度：1s，陣元間距為 1.5kHz 半波間距，信號的形式是高斯白噪聲，目標俯仰角為 60°，噪聲的形式是高斯白噪聲，信噪比為 10dB。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Farrow結(jié)構(gòu)的恒定束寬時域波束形成器研究與實現(xiàn)[J]. 周天,張秉致,杜偉東,彭東東.  通信學報. 2014(06)
[2]小數(shù)時延補償算法的設(shè)計及應(yīng)用[J]. 江悟,舒逢春.  天文研究與技術(shù). 2011(04)
[3]矢量信號處理結(jié)合DEMON譜的多目標分辨算法[J]. 王逸林,殷敬偉,梅繼丹.  華中科技大學學報(自然科學版). 2010(04)
[4]工控機行業(yè)的現(xiàn)狀及技術(shù)發(fā)展趨勢[J]. 朱輝.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2009(05)
[5]時域和頻域?qū)拵?shù)字波束形成方法研究[J]. 張靈珠,楊曉冬,劉楓.  系統(tǒng)仿真技術(shù). 2008(04)
[6]基于MVDR的陣列信號波束域預(yù)處理算法[J]. 游鴻,黃建國,徐貴民.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2008(01)
[7]工控機的現(xiàn)狀與前景[J]. 張立克,常建軍.  水利電力機械. 2007(01)
[8]Linux技術(shù)熱點和發(fā)展趨勢[J]. 喬永.  軟件世界. 2006(14)
[9]基于單矢量水聽器四種方位估計方法[J]. 姚直象,惠俊英,殷敬偉,楊娟.  海洋工程. 2006(01)
[10]基于DEMON線譜的軸頻提取方法研究[J]. 殷敬偉,惠俊英,姚直象,楊春.  應(yīng)用聲學. 2005(06)

博士論文
[1]水聲陣列探測算法及系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 蔣佳佳.天津大學 2014
[2]多基地聲納關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 鄒吉武.哈爾濱工程大學 2012
[3]水聲陣列信號處理理論及實驗研究[D]. 陳陽.哈爾濱工程大學 2010
[4]陣列信號處理相關(guān)技術(shù)研究[D]. 陳四根.哈爾濱工程大學 2004

碩士論文
[1]寬帶數(shù)字陣實時延遲技術(shù)[D]. 賈艷紅.電子科技大學 2010
[2]寬帶波束形成算法設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 陳其璋.浙江大學 2008
[3]寬帶恒定束寬數(shù)字波束形成及實現(xiàn)[D]. 陳彬.電子科技大學 2008
[4]寬帶恒定束寬波束形成方法研究[D]. 白梅.電子科技大學 2008
[5]單矢量水聽器信號處理研究[D]. 姚直象.哈爾濱工程大學 2005
[6]被動目標DEMON檢測方法研究及處理系統(tǒng)方案設(shè)計[D]. 鮑雪山.哈爾濱工程大學 2005
[7]時域?qū)拵Рㄊ纬煞椒皩嶒炑芯縖D]. 唐建生.西北工業(yè)大學 2004



本文編號：3460173