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基于矢量水听器自适应本舰噪声抵消技术研究

作　者: 姜达
导　师: 屠庆平
学　校: 西北工业大学
专　业: 水声工程
关键词: 矢量水听器波束形成自适应噪声抑制信号处理
分类号: U666.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 2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。本文从矢量水听器的指向性特性出发，对基于矢量水听器的拖曳阵声呐本舰噪声抵消方法进行了研究。针对水听器的指向性，研究了在理想条件下，单个矢量水听器的偶极子指向性和声压、振速联合指向性，并用实验数据进行了指向性图的绘制。针对拖曳阵声呐本舰噪声抑制，文章提出利用矢量水听器端射波束形成器对参考噪声信号进行提取，建立了舰船拖曳声呐自适应本舰噪声抵消系统，从而将自适应噪声抵消器成功运用到本舰噪声抑制的课题上，并通过仿真与实验数据对该方法进行了验证。全文主要工作如下：第一章是绪论部分。对矢量水听器以及本舰噪声抑制方法的国内外研究现状进行了介绍。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、方位角的计算以及矢量水听器波束形成、单、双边指向性进行理论推导。第三章主要介绍了自适应信号处理算法。对LMS算法及自适应噪声抵消器进行研究。第四章研究了舰船噪声信号的时频特性，建立了噪声的信号模型，简要对常规的噪声抑制方法进行了介绍，并针对本舰噪声抑制方面介绍了几种典型的理论与方法。第五章针对矢量水听器的空间方位特性和接收信号的矢量特性提出了两种基于矢量水听器的拖曳阵声呐本舰噪声抑制的方法并进行了深入研究。第六章对第五章提出的自适应本舰噪声抵消系统进行了仿真研究，最后对消声水池采集的试验数据进行处理，对仿真结果作出分析。第七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基于矢量水听器的拖曳声呐自适应本舰噪声抵消方法进行研究，结果表明，它可以有效的抵消本舰噪声，提高拖曳式声呐目标定向精度。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 引言  9
  1.2 研究的历史和现状  9-12
  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  15-35
  2.1 同振型矢量水听器  17-20
    2.1.1 同振型矢量水听器的结构  17-18
    2.1.2 同振型矢量水听器的工作原理  18-20
  2.2 压差式矢量水听器  20-25
    2.2.1 目标声场振速与声压之间的关系  21-22
    2.2.2 单矢量水听器计算模型  22-25
  2.3 压差式矢量水听器的指向性分析  25-34
    2.3.1 偶极子型矢量水听器的工作原理及指向性形成  26-27
    2.3.2 单矢量水听器波束形成及指向性分析  27-31
    2.3.3 矢量水听器阵指向性形成  31-32
    2.3.4 试验矢量水听器指向性图的绘制  32-34
  2.4 本章小结  34-35
第三章自适应算法研究  35-45
  3.1 自适应滤波原理及理论推导  36-39
    3.1.1 可编程滤波器  36-37
    3.1.2 最小均方误差(MMSE)准则  37-39
  3.2 最小均方(LMS)算法  39-42
    3.2.1 最陡下降法  39-40
    3.2.2 LMS算法  40-42
  3.3 自适应噪声抵消器  42-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章舰船噪声分析及噪声抑制的一般方法  45-57
  4.1 本舰噪声的特性  45-47
    4.1.1 时域特性  45-46
    4.1.2 频域特性  46-47
  4.2 本舰噪声信号模型  47-49
  4.3 噪声抵消的一般方法  49-52
    4.3.1 一般滤波法检测弱信号  49
    4.3.2 相关法提取弱信号  49-50
    4.3.3 相干平均法  50-52
  4.4 舰船拖线阵抵消本舰噪声的一般方法  52-56
    4.4.1 利用空间相位差抵消噪声  52-53
    4.4.2 拖曳双线列阵相减处理抑制本舰噪声  53-55
    4.4.3 自适应噪声抵消法  55-56
  4.5 本章小结  56-57
第五章本舰干扰噪声抵消方法研究  57-68
  5.1 利用矢量水听器空间方位信息抑制本舰噪声  57-63
    5.1.1 目标信号为窄带信号的处理  58-60
    5.1.2 目标信号为宽带信号的处理  60-61
    5.1.3 最佳时延的确定  61-63
  5.2 基于矢量水听器的拖曳式声呐自适应本舰噪声抵消  63-67
    5.2.1 舰船拖曳声呐自适应本舰噪声抵消器系统的建立  63-64
    5.2.2 矢量水听器端射波束形成  64-67
  5.3 本章小结  67-68
第六章试验仿真和数据处理  68-76
  6.1 水池试验方案设计  68-72
  6.2 自适应本舰噪声抵消算法的试验数据处理  72-74
  6.3 拖曳式矢量水听器测向  74-75
  6.4 本章小结  75-76
第七章结束语  76-78
  7.1 结论  76-77
  7.2 本文进一步研究工作  77-78
参考文献  78-82
硕士期间发表论文  82-83
致谢  83-84
学位论文知识产权声明书  84
学位论文原创性声明  84

基于矢量水听器自适应本舰噪声抵消技术研究

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