水声目标三元阵被动测距技术研究

摘要

被动声纳是使用大尺度的水听器基阵,接收目标的辐射噪声,测定目标距离和方位。该类型声纳在工作过程中不会主动发射声波,不会暴露自身的位置,因此被大量装备于潜艇。潜艇被动测距声纳水听器基阵的典型布设方式,是将水听器贴镶在潜艇舷侧表面,在左右两舷各构成等间距直线排列的三个子阵,分别负责对左(右)舷范围内的目标进行测距。本文所研究的被动测距系统即为此种类型。本课题主要研究工作是针对传统被动测距声纳的一些缺陷,从基本被动测距理论分析出发,改进原有声纳系统,使之完善,主要内容如下:1.传统被动声纳系统存在近程测距模糊的问题,本文将系统测距方式改进为近程和远程两种模式测距。近程目标测距时,由于目标辐射噪声大、信噪比高,采用直接测量法进行时延估计。而对于远程目标,系统采用K系数分配法进行时延估计,可以实现较高精度的测距。这两种模式的有机结合,能够实现系统的全程测距。2.传统声纳系统采用的卡尔曼滤波方法,对于跟踪水下高速运动目标的实际效果很差,会产生严重滞后。本文经过分析合理采用了自适应噪声抵消器进行后置滤波,使系统具备了对于高速运动目标的跟踪能力。本文所提出的系统改进设计,经过了仿真实验验证。实验结果表明,改进设计方案正确可行,可以使传统声纳系统性能大大提高,这在军事上具有较重要意义。

目录

摘要

ABSTRACT

目录

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 课题背景及意义

1.3 被动测距声纳发展概况

1.4 论文研究的主要内容

1.5 本人的工作

第2章 被动测距和测向相关理论

2.1 被动测向和测距的数学模型

2.2 被动测距系统测距误差分析

2.2.1 公式误差分析

2.2.2 估计量误差分析

2.2.3 换能器基阵装配误差分析

2.2.4 舰船起伏误差分析

2.3 时延估计

2.3.1 时延估计技术概述

2.3.2 时延差测量原理

2.3.3 时延估计器

2.4 近程目标测距模糊

2.5 本章小结

第3章 噪声目标测距系统改进设计

3.1 引言

3.2 噪声目标测距系统结构

3.3 相关器

3.3.1 数据的读取

3.3.2 抗混叠滤波器及降采样

3.3.3 信号的分频段处理

3.3.4 窗内相关

3.4 测距模块

3.5 系统改进设计要点

3.5.1 全程测距

3.5.2 快速目标跟踪

3.6 本章小结

第4章 被动测距系统的 DSP 实现

4.1 引言

4.2 系统软件设计

4.2.1 相关模块

4.2.2 测距模块

4.3 本章小结

第5章 仿真实验

5.1 不同测距方法对于目标测距精度的影响

5.1.1 远距离低信噪比目标测距

5.1.2 远距离高信噪比目标测距

5.1.3 近距离高信噪比目标测距

5.2 不同滤波方法对于目标跟踪性能的影响

5.3 噪声目标全程跟踪测距

5.4 本章小结

第6章 全文总结

6.1 主要结论

6.2 对于保证该型声纳噪声测距精度的几点措施

6.3 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文