基于球谐波的小尺度椭球双螺旋线阵设计及三维定位研究

发布时间：2021-08-03 20:43

　　海洋波导环境下,三维声场空间的目标被动定位属于水声领域的技术难点。被动定位的本质即是逆问题推断,反演是求解逆问题的一种途径,但是海洋环境中有很多参数例如:声速剖面、海水深度以及沉积层参数等都是不确定的。因此若单纯利用反演,这些不确实性会造成定位性能下降甚至崩溃。所以本文从统计学/信息理论出发,将水下目标被动定位问题提炼为统计推断问题,使用随机过程对声学采样数据进行建模,并在希尔伯特空间（Hilbert Space,HS）内进行几何描述,即采用一组完备正交归一基如球谐波函数进行表示。论文重点对球谐波分解方法展开了讨论,把信号从阵元域变换到球谐域,再将球谐域内真实声场与拷贝声场对应的分解系数做内积以获取模糊度表面,从而完成目标三维定位。要实现对目标的三维无模糊定位,则需用到包含各种取向的三维接收阵列。论文中研究并制作的小尺度椭球双螺旋线阵凭借其独特的三维空间结构,能够在水下被动定位中体现应用价值。同时,自主式水下潜器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）和无人水面舰艇（Unmanned Surface Vessel,USV）日益发展,隐蔽性和持久性较好,对环... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

安装了水听器阵列的Slocum滑翔机[26]

浙江大学硕士学位论文1绪论5图1.2数字细线拖曳阵列的示意图[27]图1.3WiMUST系统[28]常用的三维阵列包括图钉阵、球阵等，它们都兼具垂直孔径和水平孔径，能够完成对目标声源的三维定位。此外，在国内外研究中基于球谐波的球阵较受欢迎。在过去十余年中，对2-球域的探索一直是信号处理领域的热点之一。球谐波函数是2-球域上的完备正交归一序列，可以表征Helmholtz波方程在球坐标系下的解。以色列本·古里安大学的Rafely及其课题组详细介绍了球谐波，并说明了三种常见的球阵采样方法：等角度采样、高斯采样和均匀分布采样，此外，他还介绍了球阵上常用到的信号处理算法，包括球阵波束形成、最优波束设计等[29]。Rafely还以球谐波截断误差、噪声干扰和阵元位置畸变这三个角度确立了球阵设计需要遵循的准则[30]。1.2.4压缩传感的研究现状

WiMUST系统[28]

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分布式压缩感知的麦克风阵列声源定位[J]. 黄惠祥,郭秋涵,童峰.  兵工学报. 2019(08)

硕士论文
[1]波导中基于球谐波的双螺旋线阵宽容性设计及三维定位研究[D]. 申跃.浙江大学 2018
[2]波导中波场球谐波分解和RKHS三维定位[D]. 高维健.浙江大学 2017
[3]基于稀疏重建的高分辨力匹配场源定位[D]. 石绘红.浙江大学 2013



本文编号：3320303