水声目标辐射噪声通过特性分析与研究

摘要

对舰船辐射噪声进行通过特性的分析，是舰船目标分类识别中的一个重要问题。本文着重研究由阵列测量辐射噪声获得目标的通过特性并从中提取和分析与目标性质以及航行状况有关的信息。运用多种方法分析了实测舰船辐射噪声，获得其时频特性、线谱分量通过特性以及多径信道的时变特性等。 本文介绍了舰船目标通过特性的研究概况以及辐射噪声构成与典型频谱特性、声场传播规律、阵列波束形成原理等相关理论基础。针对试验中所使用的双密排圆柱阵进行了波束形成仿真，获得其对不同频率目标信号的空间波束图。对倒谱理论进行介绍，基于声场几何模型以及辐射噪声数学模型进行了辐射噪声通过特性仿真并进行了倒谱分析。经过验证，由仿真倒谱分析得出的多径时延与声场几何关系预期结果完全一致。基于辐射噪声测量海上试验，对不同种类舰船在不同航行轨迹与航速下的辐射噪声分别作时延波束形成以从阵列接收信号中还原目标信号。对于各次测量航程均从阵列输出信号获得了目标信号的时域通过特性以及目标的方位信息并对阵增益进行了计算。从波束形成结果验证了波束形成对还原目标信号以及增强空间指向性、提升信噪比的作用。运用窄带滤波获得辐射噪声在时频历程图中较明显的线谱分量通过特性，发现了其在正横位置附近的功率波动现象。针对反射相干叠加信号，结合仿真与理论推导分析了影响其幅度波动的因素，判断出实测信号的波动特征与多径相干无关。从实测辐射噪声的倒谱历程图中得出了多径时延变化以及目标船的激励源周期，获得了与理论预期相符的结果。

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Abstract

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 水声目标通过特性的研究现状

1.2.1 阵列波束形成

1.2.2 辐射噪声通过特性的频率分析

1.3 本文主要内容

第二章 舰船辐射噪声特性与圆柱阵波束形成

2.1 舰船辐射噪声特性概述

2.1.1 辐射噪声的产生机理

2.1.2 辐射噪声频谱特性

2.1.3 声场传播规律

2.2 波束形成原理

2.3 波束形成的性能分析

2.3.1 性能参数

2.3.2 圆柱阵波束形成性能仿真

2.4 本章小结

第三章 倒谱理论与仿真分析

3.1 辐射噪声通过特性仿真模型

3.1.1 声场模型

3.1.2 辐射噪声频谱模型

3.2 倒谱法原理简介

3.3 倒谱法的仿真分析

3.4 本章小结

第四章 海上试验概况与目标通过特性分析

4.1 试验概况

4.2 宽带时延波束跟踪处理结果

4.3 波束形成阵增益计算

4.4 跟踪波束输出与单阵元输出的对比及分析

4.5 单线谱的通过特性分析

4.5.1 单线谱的通过特性分析

4.5.2 单线谱通过特性仿真

4.6 倒谱分析

4.7 本章小结

第五章 全文总结与研究展望

致谢

参考文献