三元阵浅海近程被动定位研究与分析

摘要

三元阵被动测距是熟知的传统技术，利用球面波波阵面曲率的变化，通过测量各基元的相对时延，估计目标的距离和方位。测距精度与时延估计精度、目标距离、方位、基阵孔径、基阵安装精度等因素有关，其中时延估计精度是关键。公开发表文献中关于三元子阵被动定位的研究，主要集中在工作于深海环境的潜艇上，而且主要是针对中远程目标的定位分析。目前在公开发表的文献中，关于布设于浅海海底的三元阵对近程目标进行定位的应用还较为少见。 本文研究三元阵被动定位技术在浅海环境对近程目标的定位性能，该三元阵布设于浅海海底。 本文首先给出了适用于近程的三元阵被动定位技术的精确测向测距计算公式，讨论了影响测距测向精度的主要因素，并将其用于后续实验数据处理中。 然后利用滑动窗互相关法代替常规的互相关法测时延，通过计算机仿真和实验数据处理，验证了滑动窗互相关法的优势(与常规互相关法相比)以及滑动组数的不同对结果的影响。 本文同时提出了一种将“圆筛”剔除瑕点和“动态滤波”相结合的后置处理算法，在有效数据高于50％条件下，该方法可以将全部瑕点剔除，且不依赖未来的数据，可以实时应用，并通过计算机仿真和实验数据处理，验证了该后置处理算法的适用性。 本文最后将海试数据处理结果与精度为20cm的GPS进行了比对，表明在近程(400m以内)相对偏差在米量级。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景和意义

1.2被动测距声纳技术发展概况

1.2.1目标运动分析

1.2.2匹配场被动定位

1.2.3三元阵被动定位方法

1.3被动定位的物理基础

1.3.1干扰场的时空相关特性

1.3.2水声信道的影响

1.4后置处理

1.5论文研究内容

第2章被动测距基本原理

2.1近程被动测距几何原理

2.2随机误差分析

2.3时延估计

2.3.1互相关法时延估计

2.3.2滑动窗互相关时延估计

2.4时域差分谱白化

2.5后置处理原理

2.5.1 “圆筛”原理

2.5.2动态滤波算法

2.6本章小结

第3章浅海三元阵被动定位仿真研究

3.1时延估计仿真结果

3.1.1滑动窗互相关法时延估计仿真结果

3.2后置处理仿真效果

3.2.1轨迹为直线

3.2.2轨迹为曲线

3.3线谱对相关函数的影响

3.4本章小结

第4章浅海三元阵被动定位实验研究

4.1实验情况描述

4.2实验分析

4.2.1海试数据处理框图

4.2.2滑动窗互相关时延估计实验结果

4.2.3被动定位实验结果

4.2.4后置处理效果

4.2.5模型转换

4.2.6测量结果与GPS比对

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