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垂直阵时反被动定位及噪声抑制技术研究

作　者: 鲍习中
导　师: 生雪莉
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: 虚拟时间反转镜阵列信号处理矢量信号处理屏蔽聚焦
分类号: TB535
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 153次
引　用: 4次
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内容摘要

相对于主动声纳定位技术,被动定位具有隐蔽性好、不易暴露的优点,但是海洋环境的多途效应使接收信号时域波形畸变、频率扩展,以及去相关,从而影响声纳被动定位性能。时间反转技术可综合多途径的信息,实现对目标的自适应聚焦。本论文主要研究基于时间反转技术的垂直阵被动定位技术。论文首先回顾了水下被动定位的方法,综述了时间反转技术在国内、外水声领域的研究情况。在研究了单阵元被动时反定位技术原理的基础上,提出了垂直阵被动时反(APTRM)定位技术,该技术实现了在目标原位置的被动聚焦,并较单阵元获得更高的处理增益。针对APTRM对环境失配敏感及运算量大的问题,提出了解决方法,该方法在实现APTRM高精度定位的同时兼顾了APTRM算法的稳健性。APTRM技术与单矢量水听器测向方法结合,可实现空间目标的三维定位。强相干干扰的存在会使APTRM对目标定位失效。本文提出了被动时反屏蔽聚焦(TRSF)方法,从APTRM技术出发,构造一个新的扫描权向量,新的扫描权向量在强干扰位置处设计约束零点的条件下,对APTRM原有的扫描权向量进行加权最小二乘误差逼近。TRSF方法能够在抑制强干扰的同时,对弱目标进行APTRM定位,且没有探测盲区的问题。水池实验的数据处理结果证明了APTRM技术能很好的对目标进行定位;在有强干扰条件,TRSF技术能很好的对强干扰进行抑制的同时,对弱目标进行定位。海试数据处理结果进一步验证了以上方法的有效性和可行性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-16
  1.1 立题意义和背景  10-11
  1.2 水下被动定位方法回顾  11-12
  1.3 时间反转(TR)技术及其在水声中的应用  12-14
    1.3.1 国外研究现状  12-13
    1.3.2 国内研究现状  13-14
  1.4 本论文主要研究内容  14-16
第2章垂直阵时反被动定位理论研究与仿真  16-32
  2.1 TRM聚焦原理回顾  16-22
    2.1.1 主动声压反转镜原理  16-18
    2.1.2 单阵元时反被动(PTRM)定位原理  18-20
    2.1.3 单阵元 PTRM方法仿真研究  20-22
  2.2 垂直阵时间反转镜(APTRM)被动定位技术  22-27
    2.2.1 APTRM定位机理研究  22-25
    2.2.2 APTRM定位仿真研究  25-27
  2.3 APTRM定位算法改进  27-31
    2.3.1 APTRM定位算法改进  27-30
    2.3.2 APTRM定位算法运算量的降低  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第3章时反屏蔽聚焦研究  32-42
  3.1 时反屏蔽聚焦(TRSF)原理  32-34
  3.2 TRSF算法仿真  34-36
  3.3 时反屏蔽聚焦目标方位估计  36-39
    3.3.1 单矢量传感器方位估计方法  36-38
    3.3.2 TRSF目标方位估计仿真  38-39
  3.4 TRSF屏蔽权的获取  39-41
  3.5 本章小结  41-42
第4章垂直阵时反被动定位及噪声抑制试验研究  42-64
  4.1 水池实验研究  42-55
    4.1.1 水池实验布局  42-43
    4.1.2 声速分布测量  43-44
    4.1.3 水池数据预处理  44-48
    4.1.4 时反阵聚焦(APTRM)水池实验分析  48-53
    4.1.5 时反阵屏蔽聚焦(TRSF)水池实验分析  53-55
  4.2 海试数据分析  55-63
    4.2.1 海试布局  55-56
    4.2.2 接收信号特性分析  56-57
    4.2.3 海试数据APTRM分析  57-63
  4.3 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-70
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  70-71
致谢  71

垂直阵时反被动定位及噪声抑制技术研究

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