声阵列探测模拟试验技术研究

摘要

声阵列探测技术在低空防御、水下目标探测与识别、环境噪声评估及机械噪声故障诊断等军事和民用领域有着广泛的应用。针对现有声阵列探测系统中存在的功能单一、开发周期长、研制成本高等问题，结合工程项目的实际需求，对声阵列探测技术进行了深入的研究，并构建了声测模拟试验系统，以完成对无源探测、水声传感网络基站自主定位等功能的模拟和仿真，从而为声测技术的研究提供通用的系统试验平台。 本文首先介绍了声阵列探测的基本原理和方法，对时间延迟估计方法进行了研究，并针对复杂环境下的目标定位，提出了一种变步长自适应时延估计方法，试验仿真结果表明该算法具有较高的抗噪声性能和较小的稳态失调：其次，初步构建了声阵列探测模拟试验系统，完成了试验系统的总体设计、部分软硬件集成开发及系统无源定位、基站自主定位等功能设计；为实现模拟系统的无源定位功能，介绍了时差定位原理，研究五元十字阵列定位模型，并结合水中浮漂阵列目标探测的需求，提出了具有全空域定位能力的任意多元阵列定位模型，进行了定位算法研究和定位精度的分析；最后，阐述了模拟试验流程，完成了阵列传感器幅度相位校准，并在室内环境中，利用多传感器阵列进行了无源定位试验，试验验证结果表明模拟试验系统是可行的。 声阵列探测模拟试验系统采用基于PC的构架的系统构建和模块化设计方案，具有扩展方便、成本低等优点，可广泛应用于空中、地面及水下等复杂环境中目标探测与识别的试验验证和模拟仿真。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的背景、目的和意义

1.2国内外相关技术研究现状

1.2.1声阵列探测发展现状

1.2.2多传感器技术发展现状

1.2.3试验技术发展现状

1.3本文的主要内容和论文结构

第二章声阵列探测技术

2.1声阵列探测原理

2.1.1基于时差的无源定位技术

2.1.2基于波达方向的阵列测向技术

2.2时差估计方法

2.2.1常用时差估计方法

2.2.2一种变步长时延估计方法

2.2.3仿真试验结果

2.3本章小结

第三章声阵列探测模拟试验系统设计

3.1声阵列探测模拟试验系统总体设计

3.1.1试验系统框架

3.1.2试验系统组成

3.2系统硬件设计

3.3系统软件设计

3.3.1声信号模拟器

3.3.2综合信息处理平台

3.4系统功能设计

3.4.1多传感无源时差定位

3.4.2水声基站自主定位模拟

3.5本章小结

第四章无源时差定位技术研究

4.1无源时差定位原理

4.2平面五元十字阵定位模型

4.2.1平面五元阵列定位

4.2.2定位误差分析

4.3任意多元阵列定位模型

4.3.1任意多元阵列定位

4.3.2定位误差分析

4.4本章小结

第五章试验结果及分析

5.1模拟试验流程

5.2阵列传感器的校准

5.3无源定位试验结果与分析

5.3.1五元十字阵列无源定位

5.3.2任意多元阵列无源定位

5.3.3定位误差分析

5.4本章小结

第六章结束语

参考文献

在读硕士期间发表论文和参与的主要项目

致谢