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水下噪声源定位识别方法与软件研究

作　者: 姜智超
导　师: 杨德森
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 水声工程
关键词: 矢量阵近场聚焦波束形成噪声源定位识别软件 Visual C++6.0 IDL7.0
分类号: TB566
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

声纳是潜艇身上一种最重要的电子设备,它可以利用水下声波进行通信、制导、导航、武器的射击指挥和对抗,以及利用声波对水下目标进行探测、跟踪、定位和识别等。而无论是主动声纳,还是被动声纳,波束形成系统都是其核心部件,是声纳具有良好技战术性能的基础。近年来,潜艇的辐射噪声水平不断的降低,传统的远场测量及分析手段已经不能获取潜艇的有效信息。另外,随着信号分析频段的降低及基阵尺度的增加,噪声源有可能位于基阵的近场区域。矢量传感器阵列受益于单矢量传感器无模糊定向能力而可以消除常规线列阵的单次定向中左右舷模糊问题及由于抗白噪声能力而获得低旁瓣波束,切实改善目标定位精度。因此,研究近场测试条件下的矢量阵波束形成方法具有重要意义。本文以近场基阵理论为基础,分析矢量阵在近场噪声源定位识别中的应用条件。对矢量阵常规聚焦波束形成的基本原理进行分析,通过计算指出矢量阵近场波束图可以等效于远场指向性图,并分析各种参数对空间分辨率的影响。本文重点研究了基于矢量阵的常规波束形成方法。理论及仿真分析证明,该方法可以有效确定噪声源位置,具有较好的聚焦分辨率,并分析了不同参数对聚焦分辨率的影响。本文另一个重要的工作内容是根据项目要求,采用Visual C++6.0与IDL7.0联合开发机械系统噪声源定位识别系统软件。该软件集系统数据管理、校准、数据预处理、噪声源定位与识别、绘图等功能于一体。经过比对,此软件计算结果与MATLAB结果完全一致,并且具有运算速度快的特点。其操作界面简单直观,实现了声全息等定位识别算法的嵌入,可根据不同工况修改相应的参数以满足实际工况需求,具有很强的实用性。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-20
  1.1 论文研究背景和意义  10-11
  1.2 潜艇辐射噪声场的复杂性  11-12
  1.3 噪声源定位识别方法概述  12-17
    1.3.1 近场声全息技术  12-15
    1.3.2 聚焦波束形成技术  15-16
    1.3.3 两种方法的比较分析  16-17
  1.4 矢量水听器技术概况  17-18
  1.5 论文主要研究内容  18-20
第2章基阵理论及矢量阵常规波束形成  20-33
  2.1 引言  20
  2.2 近场基阵理论  20-23
    2.2.1 基阵孔径的近场指向性  20-22
    2.2.2 均匀线列阵近场指向性  22-23
  2.3 矢量阵近场聚焦波束形成噪声源定位识别方法  23-32
    2.3.1 噪声源定位识别的系统模型  23-24
    2.3.2 噪声源定位识别原理  24-27
    2.3.3 矢量阵近场波束图  27-29
    2.3.4 空间分辨率  29-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章矢量阵聚焦算法  33-47
  3.1 引言  33
  3.2 矢量阵聚焦波束形成  33-41
    3.2.1 矢量阵近场信号模型  33-39
    3.2.2 矢量阵聚焦波束形成算法理论  39-41
  3.3 聚焦算法性能分析  41-45
    3.3.1 空间谱分析  41-42
    3.3.2 信噪比对定位性能的影响  42-43
    3.3.3 聚焦分辨率分析  43-45
  3.4 本章小结  45-47
第4章机械系统噪声源定位识别软件  47-64
  4.1 引言  47
  4.2 软件开发环境简介  47-49
    4.2.1 Visual C++6.0概述  47-48
    4.2.2 IDL7.0概述  48-49
  4.3 噪声源定位识别系统软件  49-63
    4.3.1 噪声源定位识别软件框图及实现功能  50
    4.3.2 空间声场变换技术简介  50-52
    4.3.3 软件功能描述  52-63
  4.4 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-72
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  72-73
致谢  73

水下噪声源定位识别方法与软件研究

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