基于简正波模型的水声被动时间反转镜定位技术研究

摘要

水声被动定位技术以其优良的隐蔽性，一直是水声技术发展的重要方向之一。时间反转镜被动定位技术在被动定位技术中占有重要地位。已有的时间反转镜被动定位技术都是基于射线模型展开的研究，通常用窄带建模替代宽带信号的传播。本文引入简正波模型，采用傅里叶合成法对宽带信号建模。主要研究基于简正波模型的脉冲信号时间反转镜被动定位技术。论文完成的主要工作如下:
　　首先，介绍声传播的简正波理论，并在其基础上对时间反转镜技术做进一步分析。运用傅里叶合成法对基于简正波模型的信道进行建模。根据简正波的数值解以及基于简正波模型的信道模型，在理论上证明了基于简正波模型的时间反转镜被动定位算法。
　　其次，研究了简正波模式阶数对基于简正波理论的信道建模的影响。仿真结果表明，当远距离传播时，减少一些简正波的高阶模式对信道建模影响较小。在信道建模的基础上研究了接收器的不同布放形式（单声压阵元、不同孔径的二元声压阵以及多声压阵元）对基于简正波模型的脉冲信号时间反转镜被动定位的影响，得到接收器的合理布放形式。
　　最后，从峰值搜索以及环境参数失配（海面声速失配、海底声速失配、海深测量误差、海底吸收参失配）等方面研究了基于简正波模型的脉冲信号时间反转镜被动定位的稳定性，并针对接收器的布放形式和运算速度对前述算法进行了改进，得到较好的定位效果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要研究内容

第二章 基于简正波模型的时间反转镜被动定位理论研究

2．1 声传播简正波理论

2．2 主动时间反转镜

2．3 简正波数值计算方法

2．4 基于简正波模型的信道建模

2．4．1 信道建模

2．4．2 频率点选取

2．5 简正波模型时间反转镜被动定位

2．6 本章小结

第三章 脉冲信号声压时反被动定位

3．1 脉冲信号的信道建模及输出响应

3．2 基于简正波模型的脉冲信号时间反转镜被动定位

3．2．1 单声压基元时反被动定位

3．2．2 二元声压阵时反被动定位

3．2．3 多元声压阵时反被动定位

3．3 海试试验数据处理

3．4 稳健性分析

3．4．1 峰值搜索

3．4．2 失配

3．5 本章小结

第四章 基于简正波模型时反被动定位方法的改进

4．1 基于迭代的预测法

4．2 提高运算速度

4．3 本章小结

第五章 研究总结及展望

5．1 研究总结

5．2 研究展望

致谢

参考文献