浅水中目标复合探测技术研究

摘要

本文主要介绍了水声传播和地震波传播的背景和意义，阐述了水声技术和地震波技术的国内外的历史发展和研究现状，提出了利用水声和地震波复合探测技术对浅海目标探测定位的方法。研究了浅海中的水声传播理论，对浅海声场建立适当的模型，并对浅海中声传播损失进行相关的计算。同时研究了浅海海底地震波的传播理论，阐述了地震波的传播特性和规律，采用了能量比值的方法对浅海海底地震发生后的初至波进行提取，研究了浅海海底面波的特性，它的特点是能量高，而频率低，速度和其它的波相比很慢，利用了时频分析的方法对海底面波进行了提取。然后得到了初至波与面波到达的时间差，可以算出检测点距离震源的海底距离，又可以通过矢量水听器得到浅海海水的直达波到达矢量水听器的时间，因此可以得到此时的垂直距离。矢量水听器可以同时给出目标的振速和声压信息，通过矢量水听器我们可以获得目标在空间的方位角和俯仰角。此外我们可以利用矢量水听器的测速原理对目标的径向速度进行测量。此时我们利用得到的方位角和俯仰角将目标的径向速度和径向位移分解到直角坐标系当中，最后利用卡尔曼滤波跟踪技术对目标进行跟踪。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外发展的现状

1.3 本文的结构安排

第2章 振动目标在浅海水中垂直方向传播特性研究

2.1 浅海中的声传播速度

2.2 浅海水中声的传播损失

2.3 基于波动理论的方法对浅海水声信号的研究

2.4 本章小结

第3章 海底地震波传播特性的研究

3.1 地震波处在弹性介质中时的传播规律

3.2 弹性波的能量研究

3.3 有限差分方法对波动方程数值模拟的研究与仿真

3.4 本章小结

第4章 初至波和面波的提取方法研究

4.1 初至波的提取

4.2 面波的提取

4.3 本章小结

第5章 矢量水听器定位和测速原理方法研究

5.1 矢量水听器的组成及其功能

5.2 介质质点振速

5.3 矢量信号的抗各向同性噪声

5.4 关于矢量水听器对目标方位估计的研究

5.5 矢量水听器的测速原理

5.6 本章小结

第6章 目标复合探测技术的研究与仿真

6.1 对舰艇目标跟踪模型的分析

6.2 非线性的卡尔曼滤波

6.3 扩展卡尔曼滤波

6.4 对舰艇目标进行跟踪仿真

6.5 复合探测与水声探测以及地震波探测的比较

6.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢