《水听器拖曳阵阵形估计方法研究论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水听器拖曳阵阵形估计方法研究论文（63页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、阑防科学技术大学研究生院学位论文A b s t r a c tA st o w e dh y d r o p h o n ea r r a yt e c h n i q u e sh a v ea c h i e v e dad e v e l o p m e n tt h a th a sl o n g e ra n dm u l t i l i n ea r r a y s ，s h a p ee s t i m a t i o ni nr e a lt i m eh a sb e e nak e yt or a i s et h ed e t e c t i v ep e r f o r
2、 m a n c ea n dr e s o l u t i o no ft h et o w e da r r a y F i r s t l y , v a r i o u sm e t h o d so fa r r a ys h a p ee s t i m a t i o nh a v eb e e nd i s c u s s e da n dc l a s s i f i e d 。A si ti sn o te a s yt ol o c a t et h ea c o u 始cs o u r c e ，t h i sp a p e rp r o v i d e sa ne i
3、 g e n v e e t o rm e t h o db a s e dh e a d i n gs e n s o r s ，w h i c hc o m b i n e st h ea c o u s t i cm e t h o da n dn o n a c o u s t i cm e t h o d 。T h i sm e t h o dc a ne s t i m a t et h et o w e da r r a ys h a p eu s i n gs o u r c ei nu n k n o w nl o c a t i o n T h e n ，t h i sp
4、a p e rc o m p a r e st h ep e r f o r m a n c eo ft h ee i g e n v e c t o rm e t h o db a s e do nh e a d i n gs e n s o r si nn a r r o w b a n ds o u r c ea n d 诹d e b 黼ds o u r c e 。A n dn e x t ,s o m em e t h o d st or e d u c et h ee r r o rh a v eb e e nd i s c u s s e d ，w h i c hc a u s e
5、 db yS N R ，s e n s i t i v i t yo fh e a d i n gs e n s o ra n db a dc h a n n e l 。A tl a s t ，n u m e r i c a le x p e r i m e n ts h o w st h a tt h ee i g e n v e c t o rm e t h o db a s e do nh e a d i n gs e n s o r si si ne f f i c i e n c y , a n dt e s tw i t hd a t af r o ml a k et r i a
6、l sp r o v e st h a tt h i sm e t h o di sv a l u a b l et or e a ls h a p ee s t i m a t i o n 。K e yw o r d s ：t o w e da r r a y , s h a p ee s t i m a t i o n ，e i g e n v e c t o r国防科学技术人学研究生院学位论文图表目录图1 1拖曳阵的结构示意图1图1 2H a y e s 的声纳系统，1 9 1 7 。2图1 - 3 水面舰艇拖曳阵发展历程2图1 4 潜艇拖曳阵发展历程3图1 5 商用拖曳阵发展历程4图2
7、 1双源时延阵形估计算法流程9图2 2 特征矢量阵形估计算法流程1 2图2 3 水平面内磁场传感器感应到的磁场与水平强度的关系1 3图2 4 航向传感器产品1 3图2 5 插值拟合阵形估计算法流程l5图2 6 流体力学阵形估计算法流程1 8图2 7I O 公司阵形校正网络发展历程1 9图2 8“声鸟”产品图1 9图2 9W e s t e r n G e c o 公司的Q M a r i n e 系统2 0图3 1 基于航向传感器的特征矢量阵形估计方法原理示意图2 3图3 2 数据重叠分段示意图2 6图3 3宽带信号特征矢量方法阵形估计流程2 8图4 1阵元接收到的单频信号时域波形及其频谱31
8、图4 2 坐标变换前的一段数据阵形估计结果3 2图4 3坐标变换之后的一段数据阵形估计结果3 2图4 4 一段数据估计阵形的C B F 波束图3 3图4 51 0 次平均之后的估计阵形一3 3图4 6阵形校正前各个阵元的估计偏差3 4图4 7阵形校正后各个阵元的估计偏差3 4图4 8阵列估计误差( M S E ) 与信噪比( S N R ) 的关系3 5图4 91 0 次平均后估计阵形的C B F 波束图3 6图4 1 01 0 次平均后估计阵形的M V D R 波束图3 6图4 1 1航向传感器测量值- 3 7第1 I I 页国防科学技术大学研究生院学位论文图4 1 2 估计阵形的M V D
9、 R 瀑布图3 8图4 1 3 每次估计阵形的均方根误差( M S E ) 3 8图4 1 4 宽带信号及其频谱3 9图4 1 5 信号带宽内每个频点的估计阵形4 0图4 1 6 整个频带内的估计阵形4 0图4 1 7 宽带阵形估计中各个阵元的估计偏差一4 1图4 1 8 阵列估计误差与信噪比的关系4 1图4 1 9 宽带估计阵形的C B F 波束图4 2图4 2 0 估计阵形的M V D R 波束图4 2图4 2 1宽带估计阵形的M V D R 瀑布图4 3图4 2 2 每次估计阵形的阵列估计误差4 3图4 2 3 航向传感器精度误差对阵形的影响4 5图4 2 4 航向传感器精度误差带来的阵
10、元估计偏差4 5图4 2 5 航向传感器精度误差引起的方位估计误差4 6图4 2 6 有坏通道时的阵形估计结果4 7图4 2 7 去掉坏通道之后的阵形估计结果4 7图5 1经过滤波之后的8 0 0 H z 单频脉冲信号及其频谱4 9图5 2 单频声源阵形估计结果5 0图5 3 估计阵形的C B F 波束图5 0图5 4 经过滤波之后的5 0 0 H z 1 0 0 0 H z 线性调频信号及其频谱5 l图5 5 所有窄带阵形估计结果5 l图5 6 宽带阵形估计结果5 2图5 7 宽带估计阵形的C B F 波束图5 2第1 V 页独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我本人在导师指导下进行的研究工
11、作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特另t l ；h i ：l 以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果，也不包含为获得国防科学技术大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期岬年“月7 日学位论文版权使用授权书本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权国防科学技术大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇
12、编学位论文。( 保密学位论文在解密后适用本授权书。)学位论文题目：盔匝墨堑皇睦哇型焦过左法婴塞学位论文作者签名：作者指导教师签名：日期：沙，7 年11 月丫日日期：叫年，、月乡日国防科学技术大学研究生院学位论文第一章绪论1 1 拖曳阵概述住人们迄今所熟知的各利咱邑量形式中，以声波在水中的传播性能为最好。人们直利用声波对水下或水面目标进行定位、跟踪和识别，具有这种功能的设备称为声纳。目前声纳系统丰要分为水听器岸基阵声纳和水听器拖曳线列阵声纳。水听器拖曳线列阵声纳简称拖曳阵，是拖曳在舰船尾部一定距离的声探测系统，通过接收航行日标自身的辐射噪声或反射的主动信号，米检测目标的有无并以i 计甘标的有关参
13、数。它具有探测能力强，探测频率低，水文适应能力强和无卣区的特点 2 l 。一般拖曳阵的结构如图1 1 。它的湿端由拖缆( 包括重缆和轻缆) 、阵列接收模块和减震模块组成，干端一般由信号采集处理系统和显示系统构成【3J 。图1 1拖曳阵的结构- J i 恿例拖曳阵的历史可以追溯到第一次世界大战 4 - 6 。在一战期间，美国海军实验局的H C H a y e s 博士发明了一套兼有拖曳阵和舷侧阵的卢纳系统，并在实验中用它检测到美军的潜艇。该声纳系统由两条1 2 基元的拖曳阵和两条1 2 基兀的舷侧阵组成，如图1 2 。在随后的9 0 年里，尤其是2 0 世纪6 0 年代以后，水听器拖曳阵得到突飞猛进的发展，在军事和商业领域都得到广泛地应用，军事卜的拖曳阵又可以按拖曳载体的：同分为水面舰艇拖曳阵和潜艇拖曳阵。国防科学技术大学研究生院学位论文D r H a r v e yC H a y e sU SN a v yE x p e r i m e n t a lS t a t i o n1 8 7 8 1 9 w 髓- 1 9 1 7 - 1 9 1 8 心聊L o n d o n ，C T意鬣三三三_ 0
