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  本文關(guān)鍵詞：淺海水聲定位技術(shù)及應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工程大學(xué)》 2013年

基于矢量聲場(chǎng)的水下被動(dòng)探測(cè)與定位技術(shù)研究

林旺生  

【摘要】：復(fù)雜海洋環(huán)境對(duì)聲納性能的限制性影響一直被認(rèn)為是水聲物理和水聲工程領(lǐng)域最重要的挑戰(zhàn)。隨著聲隱身技術(shù)和遠(yuǎn)射程對(duì)抗武器的發(fā)展，研究安靜型目標(biāo)輻射聲場(chǎng)特征，探索適用于復(fù)雜海洋環(huán)境的新型遠(yuǎn)程被動(dòng)探測(cè)技術(shù)勢(shì)在必行。另一方面，中、近程強(qiáng)機(jī)動(dòng)水下目標(biāo)被動(dòng)定位是發(fā)展安靜型潛艇對(duì)抗武器和其它水下航行器的重要保障。本文對(duì)水下目標(biāo)被動(dòng)探測(cè)定位領(lǐng)域最富挑戰(zhàn)性的兩個(gè)課題，即中、遠(yuǎn)程目標(biāo)被動(dòng)探測(cè)定位的物理基礎(chǔ)和中、近程強(qiáng)機(jī)動(dòng)水下目標(biāo)的高精度跟蹤定位關(guān)鍵技術(shù)，展開理論、試驗(yàn)和應(yīng)用研究。論文的主要研究?jī)?nèi)容包括： 一、淺海矢量聲場(chǎng)干涉結(jié)構(gòu)研究 推導(dǎo)了淺海矢量聲場(chǎng)的簡(jiǎn)正波表達(dá)式，，分析了矢量場(chǎng)的能量關(guān)系與特性，并對(duì)矢量聲場(chǎng)干涉結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了仿真研究，隨后介紹波導(dǎo)不變量的定義，探討了矢量聲場(chǎng)干涉結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)不變量表征，對(duì)波導(dǎo)不變量特性進(jìn)行了理論推導(dǎo)和數(shù)值計(jì)算。最后進(jìn)行了寬帶聲源輻射矢量聲場(chǎng)干涉特性海上測(cè)量試驗(yàn)。實(shí)測(cè)結(jié)果與理論、仿真分析有較好的一致性。 二、淺海矢量聲場(chǎng)干涉結(jié)構(gòu)的時(shí)空處理及應(yīng)用研究 推導(dǎo)了波導(dǎo)條件下矢量線列陣常規(guī)波束形成器波束輸出的數(shù)學(xué)表達(dá)式，分析時(shí)空采樣相干處理對(duì)矢量場(chǎng)干涉結(jié)構(gòu)影響機(jī)理，對(duì)波束域干涉結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了仿真研究，理論、仿真結(jié)果表明波束域輸出干涉條紋強(qiáng)度、分布等細(xì)節(jié)受波束圖調(diào)制而產(chǎn)生變化，但是條紋斜率的自然不變性保持。隨后研究了干涉譜圖的映射以及映射域的脊特征，提出了基于矢量聲場(chǎng)干涉結(jié)構(gòu)的目標(biāo)檢測(cè)預(yù)警器，對(duì)可行性做了仿真分析，并利用海上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)檢測(cè)預(yù)警器進(jìn)行了原理性驗(yàn)證。研究結(jié)果表明，該檢測(cè)預(yù)警器可有效的檢測(cè)動(dòng)、靜目標(biāo)，并指示目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 三、分布式矢量陣被動(dòng)定位關(guān)鍵技術(shù)研究 分析了運(yùn)動(dòng)干擾對(duì)分布式定位系統(tǒng)的影響，提出了一種適應(yīng)運(yùn)動(dòng)干擾背景的單矢量水聽器目標(biāo)方位估計(jì)方法，即導(dǎo)向聲強(qiáng)器，對(duì)導(dǎo)向聲強(qiáng)器的性能進(jìn)行了仿真研究，進(jìn)行了海上試驗(yàn)驗(yàn)證和效果評(píng)估。研究了基于單矢量水聽器的方位估計(jì)器的視在方位序列的統(tǒng)計(jì)特性，提出了一種基于視在方位序列分析的分布式系統(tǒng)多站被動(dòng)定位跟蹤協(xié)同算法，該算法既可減少初始航跡建立過程中產(chǎn)生的大量虛警，又可有效融合多站信息，結(jié)合導(dǎo)向聲強(qiáng)器，還能提高分布式被動(dòng)定位系統(tǒng)抗干擾能力，已投入實(shí)際應(yīng)用。 四、淺海信道有效聲速估計(jì)方法及應(yīng)用研究 提出了基于本征聲線視在搜索的淺海信道有效聲速估計(jì)方法，獲取了對(duì)三種淺海信道有效聲速空間分布的物理圖像，提出了有效聲速梯度概念，對(duì)空變特征進(jìn)行了分析，開展了淺海信道有效聲速測(cè)量實(shí)驗(yàn)，并探討了淺海信道有效聲速及其估計(jì)方法在長(zhǎng)基線水聲定位陣元位置規(guī)劃，精確定位模型建立等方面的應(yīng)用，應(yīng)用效果良好。 本文前兩方面研究工作成果對(duì)有效提高安靜型目標(biāo)檢測(cè)、識(shí)別的穩(wěn)健性及增加探測(cè)距離有重要意義，在遠(yuǎn)程被動(dòng)測(cè)距、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)以及水聲通信等方面也有應(yīng)用價(jià)值；后兩方面研究工作成果較大的提升了水下機(jī)動(dòng)目標(biāo)高精度被動(dòng)定位跟蹤性能和能力，在水聲測(cè)距、分布式主動(dòng)定位系統(tǒng)與信道匹配等方面也有應(yīng)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TB566;U666.7
【目錄】：

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1 李華軍，劉新國(guó)，黃南發(fā);純方位目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析數(shù)學(xué)模型[J];彈道學(xué)報(bào);1994年02期

2 蔣新勝,馬光彥,王偉策,王永風(fēng);智能雷彈的目標(biāo)被動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)研究[J];解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2001年06期

3 胡青,宮先儀;方位/頻率目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析實(shí)驗(yàn)研究[J];聲學(xué)學(xué)報(bào)(中文版);2005年02期

4 丁士圻,徐新盛,王智元,惠俊英;船載式遠(yuǎn)程高精度水聲定位系統(tǒng)[J];海洋工程;1996年04期

5 董志榮;多基陣的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析:性能分析[J];情報(bào)指揮控制系統(tǒng)與仿真技術(shù);2002年03期

6 張安民,楊世興,李志舜;純方位目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析可測(cè)性研究[J];聲學(xué)技術(shù);2001年04期

7 張玉冊(cè),梁開龍,朱廣成;一種用于短基線水聲定位的改進(jìn)模型[J];海洋測(cè)繪;2002年02期

8 伍鈞,劉成安,任捷;出殼γ射線特征能譜作為彈頭指紋的可行性計(jì)算分析[J];計(jì)算物理;1997年Z1期

9 胡友峰,孫進(jìn)才,朱維杰;水下三維被動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析的相關(guān)性數(shù)據(jù)融合方法[J];自然科學(xué)進(jìn)展;2002年03期

10 胡友峰,孫進(jìn)才;水下無(wú)源目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析的修正擴(kuò)展卡爾曼濾波方法[J];聲學(xué)學(xué)報(bào)(中文版);2002年05期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 曹軼超;方建安;;用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析的一種方法[A];第二十九屆中國(guó)控制會(huì)議論文集[C];2010年

2 馬國(guó)君;聶建英;;基于復(fù)合濾波的毫米波被動(dòng)探測(cè)圖像去噪研究[A];2009年先進(jìn)光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2009年

3 李居偉;孫明太;周利輝;;非定向主動(dòng)聲納浮標(biāo)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析仿真研究[A];第13屆中國(guó)系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

4 胡友峰;焦秉立;;水下TMA的數(shù)據(jù)融合方法[A];2004年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

5 陳冬;趙海彬;宋志杰;;聲納方位序列估計(jì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)匹配方法研究[A];2004年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

6 衣壟諱;李訓(xùn)誥;車永剛;;EKF算法在被動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析中的應(yīng)用[A];2009年浙蘇黑魯津四省一市聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

7 萬(wàn)瑾;宋志杰;;基于方位和多普勒頻移的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析改進(jìn)方法[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)2006年全國(guó)聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

8 劉健;劉忠;玄兆林;;純方位目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析的自適應(yīng)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法[A];2005年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

9 張曉琳;唐文彥;孫和義;;基于干涉信號(hào)頻譜分析的水下目標(biāo)探測(cè)[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第十二屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

10 王燕;惠俊英;梁國(guó)龍;;基于目標(biāo)方位及時(shí)延差的雙基陣目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析[A];2001年全國(guó)水聲學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 李杰;[N];中國(guó)國(guó)防報(bào);2004年

2 ;[N];世界報(bào);2009年

3 林豐;[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2006年

4 本報(bào)專稿 郭宣;[N];世界報(bào);2007年

5 羅永富;[N];中國(guó)國(guó)防報(bào);2009年

6 本報(bào)專稿 郭懿芝;[N];世界報(bào);2011年

7 實(shí)習(xí)生 姜海;[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

8 本報(bào)專稿 林寒;[N];世界報(bào);2008年

9 特約記者 林一平;[N];中國(guó)船舶報(bào);2004年

10 馬冬梅;[N];中國(guó)國(guó)防報(bào);2003年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 林旺生;基于矢量聲場(chǎng)的水下被動(dòng)探測(cè)與定位技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

2 聶建英;毫米波被動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)反涂層隱身機(jī)理研究[D];南京理工大學(xué);2010年

3 李洪瑞;水下目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2009年

4 張安民;純方位目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析與魚雷智能導(dǎo)引律研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

5 胡友峰;非機(jī)動(dòng)水下三維被動(dòng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2002年

6 陳川;基于水下小平臺(tái)的被動(dòng)聲探測(cè)定位技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

7 王燕;非合作目標(biāo)精確定位技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

8 時(shí)翔;被動(dòng)毫米波探測(cè)及其隱身技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2008年

9 曹軼超;無(wú)線電定位算法研究及目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析[D];東華大學(xué);2010年

10 劉林泉;水聲綜合測(cè)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 韋濤;水下弱目標(biāo)被動(dòng)探測(cè)技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2012年

2 張琪;基于頻譜認(rèn)知的變頻水下目標(biāo)探測(cè)方法研究[D];華南理工大學(xué);2013年

3 詹艷梅;純方位目標(biāo)運(yùn)動(dòng)分析方法研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

4 續(xù)元君;水下目標(biāo)探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];大連海事大學(xué);2011年

5 李世軍;對(duì)地毫米波探測(cè)信息處理研究[D];南京理工大學(xué);2004年

6 孫榮光;基于STI的被動(dòng)定位方法研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2005年

7 林茂;無(wú)源聲探測(cè)網(wǎng)批處理目標(biāo)跟蹤算法[D];杭州電子科技大學(xué);2010年

8 趙煒煒;水聲目標(biāo)三元陣被動(dòng)測(cè)距技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2009年

9 崔思明;矢量浮標(biāo)陣定位系統(tǒng)綜合顯控平臺(tái)設(shè)計(jì)[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

10 李勁;雙基地?zé)o源雷達(dá)TMA技術(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2003年

  本文關(guān)鍵詞：淺海水聲定位技術(shù)及應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：242084