矢量舷侧阵信号检测和目标方位估计研究

论文摘要

矢量水听器的出现,突破了传统声呐设备长期依靠标量水声传感器的限制。矢量水听器可以空间共点同步拾取声场一点处的声压和振速矢量,利用获得的声压和质点振速,单矢量水听器即可完成对声源的无模糊定向,等价于四元声压系统的检测性能。但目前大多数假设和应用都是基于自由场条件下,当矢量水听器位于水面船舶和水下潜艇等载体时,由于载体障板声学散射的影响,导致障板条件下声场发生畸变。本文针对矢量舷侧阵声呐,研究矩形空气腔平面障板条件下的信号检测和目标方位估计方法。本文以实际工程中使用的矩形空气腔声障板作为研究对象,将矩形空气腔障板建模为弹性层系统,通过传递矩阵法得到复反射系数,将障板条件下的散射声场表示为反射系数刻画的简洁模型。基于该障板条件下的信号模型,研究障板条件下的单矢量水听器和矢量线阵的信号检测和目标方位估计方法;对于障板条件下的矢量舷侧阵模型,结合阵处理技术进行信号检测;对所构造的障板条件下矢量线阵接收信号模型进行经典目标方位估计算法实现,并通过实验数据处理验证本文所介绍方法的有效性和正确性。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 论文研究背景和意义
•   1.3 矢量信号检测和方位估计技术概述
•     1.3.1 自由场下矢量水听器信号检测和方位估计研究现状
•     1.3.2 障板下矢量水听器信号检测和方位估计研究现状
•   1.4 本论文研究内容
• 第2章 自由场矢量信号检测和目标方位估计
•   2.1 引言
•   2.2 矢量水听器声学基础
•     2.2.1 声压与振速关系
•     2.2.2 声强与声强流
•   2.3 单矢量水听器目标检测与方位估计
•     2.3.1 时域声强法
•     2.3.2 仿真分析
•   2.4 矢量水听器线阵模型
•     2.4.1 矢量阵信号处理基本概念
•     2.4.2 阵列接收数据模型
•   2.5 矢量线阵目标方位估计
•     2.5.1 常规波束形成算法
•     2.5.2 MVDR波束形成算法
•     2.5.3 MUSIC算法
•   2.6 本章小结
• 第3章 矩形空气腔平面障板声场分析
•   3.1 引言
•   3.2 声波垂直入射平面空腔障板的声学特性研究
•     3.2.1 传递矩阵方法概述
•     3.2.2 声波垂直入射平面空腔障板的数学模型
•     3.2.3 仿真分析
•   3.3 声波斜入射平面空腔障板的声学特性研究
•     3.3.1 声波斜入射平面空腔障板的数学模型
•     3.3.2 仿真分析
•   3.4 平面障板条件下的声场分析
•     3.4.1 平面空腔障板模型
•     3.4.2 声压场和振速场仿真分析
•     3.4.3 声压传感器指向性仿真分析
•     3.4.4 振速传感器指向性仿真分析
•   3.5 本章小结
• 第4章 矢量舷侧阵信号检测与目标方位估计
•   4.1 引言
•   4.2 障板下单矢量水听器信号检测和方位估计
•     4.2.1 障板条件下矢量水听器接收信号模型
•     4.2.2 复声强器基本原理
•     4.2.3 障板条件下单矢量水听器信号检测
•     4.2.4 障板条件下单矢量水听器目标方位估计
•   4.3 障板下矢量线阵信号检测和方位估计
•     4.3.1 障板条件下线阵接收信号模型
•     4.3.2 障板条件下矢量线阵信号检测
•     4.3.3 障板条件下矢量线阵目标方位估计方法
•   4.4 实验验证
•     4.4.1 三元矢量阵应用实验概况
•     4.4.2 单频定点目标方位估计实验
•   4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 秦松磊

导师: 朱中锐

关键词: 舷侧阵声呐,矩形空气腔,单矢量水听器,矢量线阵,信号检测目标方位估计

来源: 哈尔滨工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 物理学,工业通用技术及设备

单位: 哈尔滨工程大学

分类号: TB565.1

总页数: 87

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