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水下小目标主被动声学特性及探测方法研究

作　者: 王萍
导　师: 乔钢
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: 水下蛙人目标强度被动识别定位
分类号: TB566
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 272次
引　用: 3次
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内容摘要

水下蛙人对于港口、码头和军事设施等目标构成了重要威胁。纵观国内外蛙人预警方面,对水下蛙人声学特性的研究显得尤为重要。本文着重研究水下蛙人的声学特性,为识别和探测蛙人提供理论基础,同时研究了探测蛙人的可实行方法,对于蛙人探测声纳的设计有重要价值。本文从声辐射和声散射两个角度分析了蛙人的声学特性,并利用比较法测量肺部和模拟呼吸器的目标强度。水下蛙人声辐射主要来源于呼吸中吸气产生的声信号,当吸气时产生高频信号,呼气时信号含有低频成分,且以3.3秒为周期重复;声散射主要来源于其肺部组织,通过对这些特性的分析,文中介绍了几种被动识别技术:功率谱估计、短时傅里叶变换和特征值包络谱方法等。本文使用单矢量水听器对呼吸信号进行方位估计,重点研究了直方图方位估计和加权直方图方位估计法,实验结果证实这两种方法可用于水下蛙人定位。本文使用LabVIEW软件设计了信号发生器和多通道数据采集系统,进行水池和湖上实验,通过实验结论分析了水下蛙人主被动的声学特性。验证了识别算法的有效性,为蛙人探测声纳设计提供理论基础。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-18
  1.1 背景意义  9
  1.2 蛙人探测设备  9-13
    1.2.1 以色列蛙人探测声纳  10
    1.2.2 英国蛙人探测系统  10
    1.2.3 蛙人探测系统—冥府守门狗360  10-11
    1.2.4 美国的C-TECH蛙人探测声纳  11-12
    1.2.5 国内蛙人探测设备研究情况  12-13
  1.3 国内外蛙人研究成果  13-16
  1.4 论文的主要工作  16-18
第2章水下小目标基本特征  18-30
  2.1 水下小目标声辐射特性  18-26
    2.1.1 被动目标识别  19-21
    2.1.2 匹配场被动定位  21-26
  2.2 水下小目标声散射特性  26-28
    2.2.1 水下小目标目标强度  26-27
    2.2.2 主动探测方法  27-28
  2.3 本章小结  28-30
第3章水下小目标声学特性仿真研究  30-46
  3.1 圆柱体散射模型  30-32
  3.2 识别算法研究  32-40
    3.2.1 功率谱估计  32-34
    3.2.2 时频分析  34-35
    3.2.3 特征值识别算法  35-37
    3.2.4 包络估计  37-40
  3.3 单矢量水听器方位估计方法  40-44
    3.3.1 直方图统计方位估计  40-41
    3.3.2 加权直方图方位估计  41-44
  3.4 匹配场被动定位  44-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章软件设计与实验结果  46-69
  4.1 数据采集软件设计  46-49
    4.1.1 数据采集设备  46-47
    4.1.2 模拟输出  47-48
    4.1.3 多通道数据采集存储系统  48-49
  4.2 信号分析处理  49-52
    4.2.1 滤波处理  49-50
    4.2.2 频谱分析  50
    4.2.3 直方图统计法定位  50-51
    4.2.4 特征值识别  51-52
  4.3 实验结果分析  52-68
    4.3.1 目标强度测量  52-55
    4.3.2 辐射声源级测量  55-56
    4.3.3 功率谱特征  56-57
    4.3.4 时频分析  57-58
    4.3.5 特征值识别  58-60
    4.3.6 单矢量水听器方位估计  60-68
  4.4 本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-74
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  74-75
致谢  75

水下小目标主被动声学特性及探测方法研究

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