二维压差式矢量水听器多目标方位估计方法研究

摘要

与传统的声压水听器相比,矢量水听器既能获得声场中的声压这一标量信息,又能获得声场中质点振速这一矢量信息,这为其信号处理带来更大的空间,因此矢量水听器及其相应的联合信息处理技术日益成为国内外科技工作者们研究的热点.该文以压差式矢量水听器为研究对象,对单个的二维压差式矢量水听器信号方位估计作了理论研究和仿真分析,运用一种基于解相关方程的方位估计方法对信号参数进行估计,该方法利用声场中声压和质点振速之间的相关性,实现了单个矢量水听器的多信号参数估计.该文主要工作如下:1.对矢量水听器信号处理国内外研究现状进行了介绍.2.对矢量水听器的工作原理及信号模型进行了分析和推导.重点对该文所要研究的压差式矢量水听器进行研究,并运用消声水池实测数据绘出了二维压差式矢量水听器在3KHz和5KHz下的指向性图.3.对平面波声场中的声压和质点振速之间的相关方程进行了推导.在窄带信号下,得出了近似条件下和精确条件下的相关方程,而在宽带条件下,得出近似条件下的表达式,从理论上推导出了声压和质点振速之间的相关方程组.4.对遗传算法原理进行了介绍,针对该文中要进行求解的问题,提出了一种改进的遗传算法,该算法与简单的遗传算法相比,能更有效的对多参数非线性方程进行求解,且对该文所要求解的声压和质点振速之间的相关方程也体现出了其优越性.5.针对该文所运用的基于解相关方程的信号方位估计方法进行了仿真试验.该方法运用改进后的遗传算法对声压和质点振速之间的相关方程进行求解,当目标信号为窄带时,对不同代价函数下遗传算法对信号的方位和强度估计进行了比较,并对信噪比、方位角变化时该方法的估计结果进行了仿真研究.对目标信号为宽带时进行了理论验证.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1问题的引入

1.2研究的目的和意义

1.3国内外研究的历史和现状

1.4矢量水听器的分类及应用

1.5本文主要研究的内容

1.6本章小结

第二章矢量水听器的工作原理及信号模型

2.1信号源模型

2.2理想流体介质中声压与振速的关系

2.3同振型矢量水听器

2.3.1同振型矢量水听器的结构

2.3.2同振型矢量水听器的工作原理

2.4同振型矢量水听器阵信号模型

2.5压差式矢量水听器

2.5.1压差式矢量水听器的信号模型

2.5.2压差式矢量水听器的质点声压和振速获取

2.5.3实验所得的压差式矢量水听器的指向性图

2.6本章小结

第三章声压与振速相关方程

3.1平面波声场声压和振速的相关性研究

3.2窄带信号分析

3.2.1单目标模型的建立

3.2.2双目标模型的建立

3.2.3精确条件下的模型建立

3.3宽带信号处理的理论分析

3.3.1宽带信号处理的信号模型

3.3.2宽带信号处理的原理推导

3.4本章小结

第四章遗传算法

4.1遗传算法的起源与发展

4.2遗传算法的特点

4.3遗传算法的基本原理

4.3.1模式定理

4.3.2积木块假设

4.4遗传算法的基本实现部分

4.5遗传算法步骤

4.6本章小结

第五章实验仿真

5.1遗传算法设计

5.1.1窄带信号下代价函数构造

5.1.2宽带信号下的代价函数构造

5.2遗传算法的改进

5.2.1遗传算法改进的方法

5.2.2改进后的遗传算法与简单遗传算法的性能比较

5.3窄带信号仿真

5.4宽带信号仿真

5.5本章小结

第六章全文总结

参考文献

致谢

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