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矢量水听器测向技术的研究

作　者: 邢建军
导　师: 屠庆平
学　校: 西北工业大学
专　业: 声学
关键词: 矢量水听器 波束形成 波束锐化 自适应算法 信号处理
分类号: TB565.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 381次
引　用: 5次
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内容摘要


矢量水听器较传统声压水听器有诸多优势。本文从矢量水听器指向性出发,提出了矢量水听器波束锐化和利用锐化波束测向。针对水听器指向性,研究了在理想条件下,单矢量水听器、二元矢量水听器阵的偶极子指向性和单边指向性,并进行了计算机仿真。文章还提出了多种矢量水听器指向性锐化的方法,通过这些方法在低频形成恒定束宽窄指向性。在文章的最后针对不同的处理方法利用仿真和实测数据进行结果验证。全文主要工作如下: 第一章是绪论部分。对矢量水听器的国内外发展现状进行介绍。 第二章从工作原理和理论上对两种矢量水听器进行了分析。对压差式矢量水听器的计算模型、接收信号的数学模型、方位角和俯仰角的计算进行了详细的推导。 第三章深入研究了矢量水听器波束形成。对矢量水听器单边、双边指向性以及指向性的电子旋转进行理论推导。 第四章主要介绍了自适应信号处理算法。对LMS算法计算机仿真进行数学建模。 第五章利用多种方法对波束锐化进行了仿真研究。对消声水池和冯家山水库采集的试验数据进行处理,对仿真结果做出分析。 第六章总结了论文所作的工作,提出了本文的创新点和进一步努力的一些意见和建议。 总之,文章从理论、仿真、试验数据处理等方面对矢量水听器波束锐化进行研究,结果表明,它可以大大提高矢量水听器分辨多目标的能力和测向精度。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-8
第一章 绪论  8-15
  1．1 问题的引入  8-10
  1．2 研究的历史和现状  10-12
  1．3 研究的目的和意义  12-13
  1．4 本文研究的内容和结构  13-14
  1．5 本章小结  14-15
第二章 矢量水听器的特性  15-32
  2．1 矢量水听器的分类和优点  15-18
  2．2 同振型矢量水听器  18-21
    2．2．1 同振型矢量水听器的结构  18-19
    2．2．2 同振型矢量水听器的工作原理  19-21
  2．3 压差式矢量水听器  21-30
    2．3．1 压差式矢量水听器的计算模型  22-25
    2．3．2 矢量传感器接收信号的数学模型  25-27
    2．3．3 方位角和俯仰角的计算  27-30
  2．4 本章小结  30-32
第三章 矢量水听器的定向及波束形成  32-62
  3．1 偶极子型矢量水听器工作原理  34-37
    3．1．1 偶极子指向性形成  34-36
    3．1．2 偶极子型水听器特性  36-37
  3．2 矢量水听器源定向理论及定向误差分析  37-48
    3．2．1 矢量水听器目标定向  37-41
    3．2．2 矢量水听器定向误差分析  41-46
    3．2．3 矢量水听器增益研究  46-48
  3．3 矢量水听器指向性分析  48-58
    3．3．1 单矢量水听器波束电子旋转及指向性形成  48-52
    3．3．2 矢量水听器阵指向性形成  52-55
    3．3．3 矢量水听器指向性影响因素分析  55-58
  3．4 试验矢量水听器指向性图的绘制  58-61
  3．5 本章小结  61-62
第四章 自适应算法研究  62-72
  4．1 自适应滤波  63-67
    4．1．1 自适应滤波原理  63-64
    4．1．2 自适应滤波理论推导  64-66
    4．1．3 自适应滤波器的分类及算法  66-67
  4．2 LMS算法  67-70
    4．2．1 LMS算法的基本原理  67-69
    4．2．2 LMS算法数学模型的建立  69-70
  4．3 自适应抵消器  70-71
  4．4 本章小结  71-72
第五章 实验仿真和数据处理  72-93
  5．1 单矢量水听器窄波束形成  72-79
    5．1．1 倍频窄波束形成  72-76
    5．1．2 相减窄波束形成  76-79
    5．1．3 高次窄波束形成  79
  5．2 自适应锐化算法构造  79-81
  5．3 试验方案  81-82
    5．3．1 水池试验方案设计  81
    5．3．2 湖试矢量水听器阵方案设计  81-82
  5．4 实测指向性数据自适应锐化处理  82-86
  5．5 锐化波束测向  86-91
  5．6 本章小结  91-93
第六章 结束语  93-96
  6．1 结论  93-95
  6．2 本文进一步研究工作  95-96
参考文献  96-99
硕士期间发表论文  99-100
致谢  100-101

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 声学工程 > 水声工程 > 水声仪器与设备 > 水声换能器、水听器
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