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基于线列车的噪声抵消技术研究

作　者: 田佳璐
导　师: 陈盛云
学　校: 昆明理工大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 拖曳阵声纳拖船噪声 波束形成 自适应噪声抵消 实时处理
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


拖曳阵声纳附近存在比较严重的辐射噪声和自噪声干扰,极大影响了声纳的有效观察范围,限制声纳的远程探测的作用距离。拖船噪声抵消是拖线阵声纳的信号处理迫切需要解决的一项关键技术。本舰噪声抵消技术,无论理论还是实际应用,目前都远未成熟。自适应拖船噪声抵消以噪声干扰为研究对象,进行抑制和衰减,以提高信号的信噪比。由于自适应噪声抵消技术在声纳中应用研究,受到水下声环境复杂多变,和实验条件的限制,特别是拖船噪声具有宽带多途干扰的特点,目前国内自适应拖船噪声抵消技术尚处于实验室研究阶段。本文结合拖曳阵声纳系统的性能和对拖曳阵噪声干扰模型的分析,研究了各种噪声抵消方法,最后提出了一种新的自适应噪声抵消技术,即逆波束形成-自适应噪声抵消技术(IBF-ANC)。本文的主要研究工作和研究成果如下：1基于拖曳阵声纳的海试数据,分析并总结了拖船噪声的频域和空域特性。特别针对拖船噪声在接收阵上的响应现象--响应方位偏离拖船相对于线列阵的实际空间方位,建立了声场模型进行了理论分析,同时结合线列阵的指向性以及浅海频散特性等因素,最终给出了更合理的解释,此外,文中给出了一种实用的拖船噪声建模仿真方法。2结合拖船辐射噪声覆盖频带较宽、多途传播的特点,对宽带噪声进行抵消。研究了多种噪声抵消方法,后置波束形成抵消器、逆波束形成、自适应波束形成、错位相减法以及自适应噪声抵消技术,对各种算法性能进行了分析总结。3结合自适应噪声抵消算法,提出了一种新的波束域自适应噪声抵消算法——逆波束形成-自适应噪声抵消算法,该方法不仅能够在宽频带下很好的抵消掉噪声,而且还加强了目标信号的信噪比,海试数据处理结果初步验证了该方法的性能。4本文利用在信号处理机平台上已开发和利用的目标检测与跟踪实时处理系统,把自适应噪声抵消模块加入进去,实现自适应拖船噪声抵消的实时处理系统,从而把自适应拖船噪声抵消技术推向了应用研究。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪言  7-15
  1.1 研究背景及意义  7
  1.2 拖曳阵声纳概述  7-10
    1.2.1 声纳结构  8-9
    1.2.2 发展历史  9-10
  1.3 拖曳线列阵信号处理关键技术  10-13
    1.3.1 拖缆自噪声抑制  10-11
    1.3.2 阵形估计  11-12
    1.3.3 拖船辐射噪声抵消  12-13
  1.4 本论文内容安排  13-15
第二章 拖船辐射噪声特性分析与建模仿真  15-26
  2.1 引言  15
  2.2 拖船辐射噪声特性分析  15-19
    2.2.1 拖船辐射噪声源的构成  15-16
    2.2.2 基于拖曳阵的海试数据分析  16-18
    2.2.3 拖船辐射噪声特性总结  18-19
  2.3 线列阵对拖船噪声接收响应的理论分析  19-20
  2.4 拖船辐射噪声建模仿真  20-25
    2.4.1 功率谱特性仿真  20-23
    2.4.2 空间特性仿真  23-24
    2.4.3 仿真结果  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 拖船辐射噪声抵消方法研究  26-48
  3.1 引言  26
  3.2 信号模型  26-29
    3.2.1 常规波束形成(CBF)  27-28
    3.2.2 最小方差无失真波束形成器(MVDR)  28-29
  3.3 现有干扰抵消方法研究  29-39
    3.3.1 自适应波束形成(ABF)  29-30
    3.3.2 后置波束形成干扰抵消器(PIC)  30-31
    3.3.3 逆波束形成(IBF)  31-32
    3.3.4 错位相减法(DTS)  32-35
    3.3.5 自适应噪声抵消(ANC)  35-39
  3.4 拖船干扰抵消的改进算法研究  39-47
    3.4.1 IBF-ANC方法  39-41
    3.4.2 仿真分析  41-44
    3.4.3 海试数据处理  44-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章 自适应拖船噪声抵消的实时处理系统实现  48-56
  4.1 引言  48
  4.2 自适应拖船噪声抵消的工程实现方案  48
  4.3 自适应拖船噪声抵消的实时处理算法  48-50
  4.4 实时处理系统的软硬件开发  50-54
    4.4.1 实时处理系统的硬件平台  50-51
    4.4.2 自适应拖船噪声抵消的软件设计  51-54
  4.5 基于拖曳阵的被动探测与跟踪系统海试实验  54-55
  4.6 本章小结  55-56
第五章 总结与展望  56-58
  5.1 总结  56
  5.2 展望  56-58
攻读硕士期间发表论文  58-59
参考文献  59-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理
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