浅海多途信道中声聚焦与声屏蔽技术研究(可复制论文).pdf

摘要水声物理、信号处理和海洋环境的紧密结合是声纳技术发展的必然趋势。基于声场的相干性阐述了多途信道中声聚焦与声屏蔽的基本原理,前者是增强基阵对一个局部区域内噪声源的接收响应,是一空间滤波技术,而后者是与前者相对的概念,降低基阵对某个局部区域内噪声源的接收响应称为声屏蔽,两者均可以通过虚拟时间反转镜实现。声场中的聚焦效应分为两种机理:阵的聚焦和多途信道的聚焦。理想信道中阵的时反聚焦与近场的聚焦波束形成是异曲同工的。利用声场聚焦效应提出的声图测量技术可以实现近场目标的高精度定位和测量辐射噪声源在运动平台及其附近的空间分布图,后者对发展安静型技术及降噪措施效果评估有重要意义,有望应用于舰船的故障诊断,也可以指导先进的被动式善信道的多途效应对声图的污染。仿真与海试研究验证了声图测量技术的可行性与实用性。海试研究表明:在高频段,舰船在近场仍可以看作单亮点点源,双体船双桨同时工作时是双亮点的,说明高频段的亮点部位对应螺旋桨。针对传统的阵处理技术无法分辨同一方向上两个点源并且声聚焦技术无法检测淹没于强干扰中的期望声源,提出了声屏蔽技术。通过将接收的信号与干扰在频域通过一个屏蔽、聚焦权滤波器,在对干扰屏蔽的同时实现对目标的聚焦,该技术可在选定的局部区域内抑制其中的声源产生的相干干扰,从而改善对屏蔽区外目标的探测性能。针对目标尺寸较大,且距离较近,即不能被简化成点源的情况,讨论了两种展宽屏蔽区的方法:矩阵拓展法和递推法,前者简单明了,后者可以减小计算量。通过计算机仿真与水池实验研究分析了影响水平阵声聚焦和声屏蔽技术实现的因素,并验证了原理的正确性,方法的可行性与实用性。鱼雷声自导系统识别目标的要害部位。虚拟时间反转镜声图测量技术可以改关键词:声聚焦;声屏蔽;多途信道;声图测量;强干扰下弱目标检测哈尔滨檀笱妒垦宦畚
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作者┳:命礤作者┳:尔镫彻彳年乡月仰日篔┳:名弓&次哈尔滨工程大学学位论文原创性声明学位论文授权使用声明细年与月明日汐炉宁年乡月,垆日本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经公开发表的作品成果。对标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文谠谑谟柩缓蠹纯解密后晒豕こ檀笱徒挥泄夭棵沤斜4妗⒒惚嗟取作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用己在本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式日期:本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈口在授予学位个月后口
第滦髀立题背景和意义海洋运动平台上安装的声纳设备均受到严重的近场或远场噪声的干扰,器等均无例外。因此,减振降噪¨。技术的发展与如何在强干扰的背景下来提从自噪声控制的角度出发,全面地解决上述问题需要在噪声源控制、噪声传播途径控制和接收端噪声抑制三个方面共同努力。前两个方面不是本文的研究内容,但本文研究的近场声聚焦技术可用来测量各种频段辐射噪声源在运动平台上的辐射部位,即测量目标辐射噪声的分布图,这对发展安静型技术及降噪措施效果评估有重要意义,也可以指导先进的被动式鱼雷声自导系统识别目标的要害部位。第三个方面是本文研究的重点之一,即强干扰下弱目标的检测技术研究。一个典型的问题是拖曳线列阵探测目标问题。被誉为“探潜先锋浚耐弦废吡阵声纳一鱿趾笫艿搅斯惴汗刈ⅲ辞闭郊际踅沟男枨笥执俳弦废吡姓声纳技术迅速发展。按其工作方式可分为:被动式和主被动联合式;按线列阵数量可分为:单线拖线阵和多线拖线阵:按阵元类别又可分为:常规拖线阵、光纤拖线阵和矢量拖线阵。拖曳线列阵声纳将接收声波的拖线阵远离工作母船,减小了拖船噪声的影响,但拖船噪声仍为拖线阵的空间强干扰,不仅严重影响了声纳的有效观察范围,而且在流噪声得到有效抑制的情况下,拖船噪声将成为限制拖线阵声纳探测距离的主要因素。因此,抗拖船干扰目前拖线阵抵消本舰噪声的主要方法¨川有:空间相位差抵消噪声法、双线阵相减处理噪声抵消法和自适应干扰抵消法等。其中,自适应干扰抵消法是国内外学者研究的热点,如美国的/绞跬弦废吡姓笊刹捎昧波束形成后干扰抵消炯际酰抢枚