垂直阵时反被动定位及噪声抑制技术研究

摘要

相对于主动声纳定位技术，被动定位具有隐蔽性好、不易暴露的优点，但是海洋环境的多途效应使接收信号时域波形畸变、频率扩展，以及去相关，从而影响声纳被动定位性能。时间反转技术可综合多途径的信息，实现对目标的自适应聚焦。本论文主要研究基于时间反转技术的垂直阵被动定位技术。 论文首先回顾了水下被动定位的方法，综述了时间反转技术在国内、外水声领域的研究情况。在研究了单阵元被动时反定位技术原理的基础上，提出了垂直阵被动时反(APTRM)定位技术，该技术实现了在目标原位置的被动聚焦，并较单阵元获得更高的处理增益。针对APTRM对环境失配敏感及运算量大的问题，提出了解决方法，该方法在实现APTRM高精度定位的同时兼顾了APTRM算法的稳健性。APTRM技术与单矢量水听器测向方法结合，可实现空间目标的三维定位。 强相干干扰的存在会使APTRM对目标定位失效。本文提出了被动时反屏蔽聚焦(TRSF)方法，从APTRM技术出发，构造一个新的扫描权向量，新的扫描权向量在强干扰位置处设计约束零点的条件下，对APTRM原有的扫描权向量进行加权最小二乘误差逼近。TRSF方法能够在抑制强干扰的同时，对弱目标进行APTRM定位，且没有探测盲区的问题。 水池实验的数据处理结果证明了APTRM技术能很好的对目标进行定位；在有强干扰条件，TRSF技术能很好的对强干扰进行抑制的同时，对弱目标进行定位。海试数据处理结果进一步验证了以上方法的有效性和可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1立题意义和背景

1.2水下被动定位方法回顾

1.3时间反转(TR)技术及其在水声中的应用

1.3.1国外研究现状

1.3.2国内研究现状

1.4本论文主要研究内容

第2章垂直阵时反被动定位理论研究与仿真

2.1 RM聚焦原理回顾

2.1.1主动声压反转镜原理

2.1.2单阵元时反被动(PTRM)定位原理

2.1.3单阵元PTRM方法仿真研究

2.2垂直阵时间反转镜(APTRM)被动定位技术

2.2.1 APTRM定位机理研究

2.2.2 APTRM定位仿真研究

2.3 APTRM定位算法改进

2.3.1 APTRM定位算法改进

2.3.2 APTRM定位算法运算量的降低

2.4本章小结

第3章时反屏蔽聚焦研究

3.1时反屏蔽聚焦(TRSF)原理

3.2 TRSF算法仿真

3.3时反屏蔽聚焦目标方位估计

3.3.1单矢量传感器方位估计方法

3.3.2TRSF目标方位估计仿真

3.4TRSF屏蔽权的获取

3.5本章小结

第4章垂直阵时反被动定位及噪声抑制试验研究

4.1水池实验研究

4.1.1水池实验布局

4.1.2声速分布测量

4.1.3水池数据预处理

4.1.4时反阵聚焦(APTRM)水池实验分析

4.1.5时反阵屏蔽聚焦(TRSF)水池实验分析

4.2海试数据分析

4.2.1海试布局

4.2.2接收信号特性分析

4.2.3海试数据APTRM分析

4.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢