淺海矢量聲場及其信號處理.pdf_第1頁
已閱讀1頁,還剩119頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、水聲物理、信號處理和海洋環(huán)境的緊密結(jié)合是聲納技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。淺海低頻聲納是近代聲納發(fā)展的方向,水聲探測的頻段越來越低,矢量傳感器的作用得到重視。在此背景下,本文對淺海矢量聲場及其信號處理作了研究。全文的主要研究內(nèi)容有以下5項(xiàng),前2項(xiàng)為垂直聲強(qiáng)信息的研究,后3項(xiàng)為水平聲強(qiáng)信息的研究:
   (1)探討了Pekeris波導(dǎo)中聲壓場和質(zhì)點(diǎn)振速場的聯(lián)合描述,尤其關(guān)注垂直聲強(qiáng)流的分析。研究表明,由于各階簡正波的干涉作用,水平和垂直聲強(qiáng)

2、流均既有有功分量,亦有無功分量。低頻聲場的垂直聲強(qiáng)流的無功分量雖不參與聲能的輸運(yùn),當(dāng)單個(gè)聲矢量傳感器適當(dāng)放置后卻可用以判斷聲源的特定深度。這對于矢量信號處理是有意義的。給出了聲壓和質(zhì)點(diǎn)振速聯(lián)合互譜處理進(jìn)行目標(biāo)深度判別的算法。
   (2)進(jìn)一步地研究了更為廣泛的淺海波導(dǎo)中的垂直聲強(qiáng)流。結(jié)果表明,所提出的利用垂直聲強(qiáng)流無功分量判斷目標(biāo)的特定深度這一原理對不同淺海環(huán)境是可以適用的。近似的理論分析為傳感器布放深度提供了指導(dǎo),指出了所研

3、究條件下垂直聲強(qiáng)流的有功分量的符號分布與傳感器布放深度無關(guān)。
   應(yīng)用矢量聲場的互易原理對不同淺海環(huán)境的矢量聲場主要是垂直聲強(qiáng)流無功分量進(jìn)行了計(jì)算。在近距離處聲場表現(xiàn)出近場特性,稍遠(yuǎn)距離處垂直聲強(qiáng)流的符號即表現(xiàn)出規(guī)律性;海洋聲速剖面對所提出原理的適用性影響不大;在規(guī)定作用距離后,海底吸收存在時(shí)對原理的應(yīng)用不構(gòu)成障礙,在一定程度上反倒有利;不同頻率的聲場的干涉圖案有細(xì)微差別,但是傳感器的布放位置可以是固定的,換言之,單個(gè)矢量傳感

4、器即可工作于較寬的頻段。導(dǎo)出了傳感器布放深度公式。這些結(jié)論以及所提出的原理是有條件的:波導(dǎo)中只存在2階波導(dǎo)簡正波。這在甚低頻才可以做到,而近代聲納的工作頻段的發(fā)展趨勢正是如此。
   (3)針對矢量陣高分辨算法的運(yùn)算量大的特點(diǎn),嘗試將聲壓陣中行之有效的減小計(jì)算量的方法推廣到矢量陣中。
   提出了廣義轉(zhuǎn)換矩陣,使得矢量酉MUSIC算法得以成立。由于該算法利用了觀測數(shù)據(jù)的復(fù)共軛數(shù)據(jù),使得特征分解可以在實(shí)數(shù)域進(jìn)行,不但減小了

5、運(yùn)算量而且提高了方位估計(jì)性能。將傳播算子算法推廣到寬帶矢量陣處理中,由于不需要進(jìn)行自相關(guān)矩陣的特征分解,該算法運(yùn)算快速。仿真和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理表明所提出的算法是有效的。
   (4)聲矢量傳感器能夠同時(shí)拾取空間同一點(diǎn)的聲壓振速信息,可以進(jìn)行聲場聲強(qiáng)測量。據(jù)此提出了陣列聲強(qiáng)器的概念。即當(dāng)聲矢量傳感器成陣時(shí),在波束域進(jìn)行聲強(qiáng)處理,以獲得目標(biāo)的方位信息。當(dāng)空間高度欠采樣時(shí),矢量陣將產(chǎn)生柵瓣模糊,利用陣列聲強(qiáng)器獲得的方位信息可以抑制稀疏陣的

6、柵瓣模糊,使得矢量陣在不增加陣元個(gè)數(shù)的前提下增大了陣列孔徑,從而提高了方位分辨力。對陣列聲強(qiáng)器去模糊性能進(jìn)行了理論分析,仿真結(jié)果表明了所提算法的有效性。
   (5)對聲壓和振速信息進(jìn)行聯(lián)合處理的思想在目標(biāo)方位估計(jì)中已有成熟應(yīng)用,在時(shí)頻參數(shù)估計(jì)中進(jìn)行聯(lián)合處理尚不多見,本文提出了以聲壓振速互協(xié)方差矩陣為基礎(chǔ)的ESPRIT頻率估計(jì)算法,在不損失估計(jì)性能的前提下,計(jì)算量減小為現(xiàn)有算法的1/27。給出了所用模型的克拉美勞下限。仿真結(jié)果表

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論