水下高速运动目标被动测量设备的工程实践

摘要

水声被动测量技术具有不需合作目标、数据率高等不同于主动测量的优势，在某些特定应用场合意义重大。用被动测量方法完成对运动目标的测量是水声测量中的难题，在浅海中由于物理场的复杂多变使信息获取与处理尤为困难。本文研究了水声被动测量所涉及的理论和方法，重点研究探讨了时差法被动定位的基础——时延估计技术，分析了各种时延估计的原理、应用条件和主要特点，并进行综合比较。从实际工程需要出发，构建了以被动定位测量为基本工作原理，短基线布阵、时差法定位、广义相关精密时延估计为主要内容，辅以方位、摇摆修正的综合测量系统。根据系统的功能划分，按照分系统的组成阐述了系统实现的技术途径，指出对该系统所涉及的关键技术问题的解决办法，并通过实际工作结果验证了系统的工程实践，证明被动式测量是一项具有重要工程应用价值的应用技术。对系统的关键部分——数据处理控制分系统，从功能分析到分系统组成，再到硬件软件设计和工作原理，都提出了具体的、切实可行的解决办法。最后，对系统进行综合评价，并结合技术的发展提出可能的改进方向。 理论研究和实际工作结果表明，该系统基本原理先进并具有切实的可行性，系统处理结果与实际情况一致性好，达到了预期的设计目标，并在实际工作中发挥了重要作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1被动测量的理论和方法

1.1水声测量基本原理

1.1.1水声测距

1.1.2主动定位

1.1.3被动定位

1.1.4国内外水声测量技术的发展现状

1.2被动测量的原理与方法

1.2.1平面内被动测向测距原理

1.2.2改进的四元测距法

1.2.3匹配场被动定位

1.3时延估计技术

1.3.1基本相关时延估计

1.3.2广义相关时延估计

1.3.3相位谱时延估计

1.3.4参量模型法时延估计

1.3.5基于自适应滤波的时延估计

1.3.6各种时延估计方法的比较

1.3.7其它时延估计方法

1.4本章小结

2系统总体设计

2.1任务概况

2.1.1任务来源

2.1.2系统主要功能要求

2.1.3主要技术指标:

2.2系统总体结构

2.3系统工作原理

2.3.1信号流程

2.3.2水声测量水听器基阵分系统

2.3.3水声信号处理分系统

2.3.4数据处理与控制分系统

2.3.5方位水平基准分系统

2.3.6中心信息处理分系统

2.4关键技术及解决措施

2.4.1广义相关精密时延估计技术

2.4.2高性能的水声模拟信号通道

2.4.3多目标抵消实现多目标跟踪

2.5作用距离估计

2.6实际使用情况

2.7本章小结

3数据处理控制分系统的实现

3.1任务需求分析

3.2分系统构成

3.2.1硬件组成

3.2.2软件组成

3.2.3硬件安装布局

3.3硬件设计及工作原理

3.3.1数据采集控制分机

3.3.2调试台

3.3.3数据通道转换电路

3.3.4特征码生成电路板

3.4软件工作原理

3.4.1目标轨迹实时计算方法

3.4.2方位摇摆对目标轨迹的修正算法

3.4.3固定目标坐标计算

3.4.4数据采集控制分机与主控计算机通信协议

3.4.5数据采集控制分机软件工作流程

3.4.6调试台软件工作流程

3.5数据处理控制分系统的使用情况

3.6本章小结

4对系统的评价

4.1系统的主要技术优势

4.2改进方向

结论

参考文献

致谢