基于矢量水听器阵的匹配场声源定位研究
[Abstract]:Matching field processing (Matched-Field Processing,MFP) is a kind of underwater acoustic array signal processing technology which has been paid close attention to in recent years. It is a new research field which combines acoustic field modeling theory with array signal processing technology. It is used in target detection. Passive positioning, ocean acoustic parameter inversion and other applications have been widely concerned. As a new type of underwater acoustic sensor in the late 20th century, vector hydrophone can synchronously acquire scalar and vector information of sound field, increase the type and quantity of detection information, and improve the performance of underwater acoustic system. At the same time, it has many advantages, such as good low frequency directivity, suppressing the same-sex noise, resisting the indistinct port and starboard, and so on. It provides new ideas and methods for solving many problems in underwater acoustic engineering. In this paper, the location performance of various wideband matched field processors based on the combination of sound pressure and sound pressure velocity is analyzed, and the wideband coherence under different matching quantities is analyzed. The performance of incoherent processing linear matched field processor and adaptive matching field processor are compared. The main contents and innovations of this paper are as follows: 1. The theoretical method of classical underwater acoustic propagation model is expounded, and the characteristics of acoustic field calculation model are compared. Aiming at the problem of shallow water, low frequency and far field acoustic detection, the normal wave model is selected to calculate the sound field. In this paper, the calculation problem of normal wave model in vector sound field is deeply discussed, and the expression of normal wave calculation in ocean vector sound field is deduced, which lays a theoretical foundation for the research of sound source location in matched field based on vector matrix. The performance of various matched field processors under sound pressure field is compared. The particle vibration velocity is introduced into the linear matched field processor and the adaptive minimum variance matching field processor, and the vector matching field processor is established, and the wideband coherent and incoherent vector matching field processor is established by extending the vector matching field processor to wideband signal processing. Compared with acoustic pressure field processor, vector matched field processor can suppress sidelobe interference better and improve the accurate probability of target location. 3. The influence of SNR on location performance of vector matched field processor is studied. The results show that the location performance of wideband coherent processing is better than that of wideband incoherent processing, and the sidelobe interference can be suppressed better. When the combination of sound pressure and horizontal vibration velocity is used as matching quantity, the matching instrument has better positioning performance and can suppress background noise better. The effect of the number of array elements on the location performance of the matched field processor is studied. The results show that the vector array can obtain better positioning performance under the same number of array elements. 4. The environment mismatch will have an important effect on the location accuracy of the matching field. The localization performance of vector matching field processor under two mismatch conditions, sound profile mismatch and undersea parameter mismatch, is simulated and analyzed. The results show that, The coherent Bartlett processor based on the combination of sound pressure and horizontal vibration velocity has the greatest tolerance for the mismatch of environmental parameters and has higher application value. The performance of vector matching field processor is verified by processing sea trial data and lake test data.
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TB566
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,本文编号:2400456
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