高速合作目标水下定位关键技术研究

发布时间：2020-10-28 19:00

　　 近年来各国对海洋权益以及海防建设的重视逐步提高,使得声学技术成为水下定位最为有效的手段之一,也是组成国家海洋学科领域的重要部分。高速合作目标水下定位系统是以长基线定位方式进行定位的系统,以同步信标的模式进行工作。系统主要功能是对高速合作目标水下的位置进行高精度定位,并将测量得到的运动轨迹实时显示在计算机上,其能力主要体现在能对高速运动合作目标进行持续跟踪。本文主要对高速合作目标水下定位系统的信号预处理方法、检测方法以及参数估计三个方面进行研究。本文首先对高速合作目标水下定位系统的信号预处理方法进行了研究,介绍了自适应Notch滤波器的原理,对其特性进行了仿真分析,随后讨论了不同参数对自适应Notch滤波器滤波效果的影响。由于本系统将是对多个通道信号进行处理,进而对并行多通道Notch滤波器进行了研究,并将其与单通道进行了性能对比,得到对于含有多个频率分量的信号采用并行多通道Notch滤波器滤波效果更好的结论。在第二部分则对本系统所采用的两种信号检测方法进行了研究,即抗通道串扰检测和抗信道多途检测。抗通道串扰方面,本系统主要是利用VIFD的抗串扰特点提出抗通道串扰联合检测的思想,即包络检波、鉴宽器与VIFD联合检测,并对联合检测后的效果进行了仿真验证;抗信道多途方面,系统针对由“相消干涉”现象引起的直达声漏报这一情况,提出以双重宽度判决及时间间隔判决为核心的抗信道多途检测方法,并对抗信道多途的效果进行了仿真验证。在参数估计部分,本文主要研究了基于相位补偿的时延估计方法和基于频点自跟踪器的自适应频率估计方法。仿真分析了不同信噪比下基于相位补偿的时延估计性能和不同信噪比下频点自跟踪自适应的频率估计效果。为了验证上述内容,本文采用实验室电联调和湖试试验两种方式对其进行验证,从而证实了高速合作目标水下定位系统所采用信号处理和检测方法是有效且实用的。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB56
【部分图文】：

高速合作目标水下定位系统主要由船载显示分系统、浮标测量分系统、无线电遥控与数据传输分系统以及调试模拟分系统四部分组成，系统组成示意图如图 1.1 所示。图1.1 高速合作目标水下定位系统组成各分系统的主要功能介绍如下：(1) 船载显控分系统是由两个模块构成，分别是显示计算机和数据处理机。显控计算机用于完成系统参数设置、对浮标工作状态的控制和自检、轨迹显示等其它非解算功能，以及对整体的工作情况进行监测和遥控。数据处理机用于完成实时处理水下浮标测量平台打包上传的数据，并对目标位置信息进行解算，将处理结果输出给显控计算机，完成对目标运动情况的监测。(2) 浮标测量分系统负责实时接收信标发射信号，对解算目标位置所需的声学参数进行测量，完成信号的声学处理。通过无线电通信和船载基站将各浮标的卫星定位信息与方位姿态仪中记录的信息与声学处理数据一同打包回传至船载显控分系统。(3) 无线电遥控与数据传输分系统主要负责各系统之间的通信功能，分为浮标和船载两个部分。船载无线电遥控设备主要是用于对浮标下达各种控制命令以及将初始化参数发送至浮标。而浮标无线电遥控设备除了接收显控发出的功能指令外，还要将浮标测

研究信道特点时，通常将其看做成滤波器的一种，并按照其特点。而海洋环境是十分复杂的，整个海洋信道都是具备随机性和道来说，该滤波器的传递函数是无法精确描述的[17]。一般信号处想化模型假设，比如线性的、无色散的，在这种假设下采用最大滤波器是声呐最佳处理器[18][19]。之前我们也提到了海洋信道是用匹配滤波器将不能达到最佳效果。为此我们提出了一种能根据身设备参数的，使其具有相应自适应能力的处理方法，这就是滤波器具备一种其他固定滤波器无法与之相匹配的信号处理能性的环境信号方面，往往能得到十分满意的结果，其性能更是远以说自适应滤波技术对于同级信号处理是尤为重要的。展示了自适应滤波器处理信号的整个流程，其中 x(n)为滤波器输)为滤波器输出，e(n)为误差输出。而自适应算法的过程就是通过作为滤波器输出 y(n)与期望响应 r(n)的误差 e(n)最小。整个过程信号统计特性的估计结果，调整其本身的响应使某一代价函数

图 2.2 自适应Notch 滤波器原理图) n ( k)为期望信号，k 1,2, , L为时间序号， ( )sx k 和 ( )cx k 是一对正交参考输入； ( )su k 和 cu号输出。设该滤波器的学习步长为 ，中心信号可表示为： 00cossin csx k A kx k A k过程为( ) ( ) c c s sy k u k x k u k x k k d k y k 1 c c cu k u k k x k 1 s s su k u k k x k 滤波器期望响应到信号输出端的系统相当于一(2-9)，其中2p A 。 0cos 1 p z
【参考文献】

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本文编号：2860474