基于斯通利波的水下目标定位技术

发布时间：2017-08-19 20:37

  本文关键词：基于斯通利波的水下目标定位技术

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【摘要】：水下目标振动会产生水下地震波,而使用水下地震波进行目标定位的研究却相对较少,因此是一个较为新颖的研究领域。水下地震波包括体波与面波,面波主要以斯通利波为主,其中斯通利波具有频率较低、能量高以及传播距离远等特性,根据斯通利波的这些特性,把其应用在水下振动目标定位中将会有很高的研究价值。目前水下振动目标定位方式主要有主动式与被动式两种,本文采取了一种被动式的定位方法,被动式定位方法具有隐蔽性好且能量消耗少等优势。在利用斯通利波进行水下振动目标定位时,首先建立了关于斯通利波的水下振动目标信号模型,其次设计了水下振动目标信号采集系统,在采集系统设计中采用大水池来模拟水下真实环境,同时在水下采集系统中选取了适当的传感器、采集卡、信号调理器与上位机等主要器件,其中上位机预装LabVIEW应用软件。由于水下环境相对复杂,振动信号采集过程中会包含各种干扰,所以首先设计了水下振动信号的预处理操作,通过预处理来去除零点漂移与滤除噪声。其次,针对初至波的拾取研究了分数维的基本理论,使用窗口分数维的初至波拾取方法,针对斯通利波的提取研究了时频联合域的分析方法,采用了小波变换以及平滑伪Wigner-Ville分布对斯通利波进行了提取,并确定二者的到达时间差。最后本文采用时差方位分离的定位方法,将水下振动目标的测距与测向分离开来,通过时差法对水下振动目标进行测距,再结合十字阵五传感器的布局方式进行水下振动目标的测向,最终得到水下振动目标的位置。经过实验数据的验证,时差方位分离定位方法可以实现较精确的定位效果,证明了该方法的可行性。
【关键词】：斯通利波 信号处理 振动目标 目标定位
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB56
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 研究背景和意义12-13
• 1.2 国内外发展现状13-15
• 1.3 本文的研究思路15-16
• 1.4 本文的创新点16-17
• 第2章 水下振动信号的特性与模型17-27
• 2.1 纵波横波的形成及其特点17-20
• 2.2 面波的形成及其特点20-21
• 2.2.1 面波的基本特点20-21
• 2.2.2 斯通利波的基本特性21
• 2.3 水下振动信号模型21-26
• 2.3.1 斯通利波模型的建立21-23
• 2.3.2 斯通利波方程23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 水下振动信号采集系统设计27-38
• 3.1 振动信号采集系统28-31
• 3.1.1 振动信号采集系统的总体设计28
• 3.1.2 振动信号采集系统的组成28-31
• 3.2 水下振动信号采集31-37
• 3.2.1 水下振动信号采集程序31-34
• 3.2.2 水下振动信号数据采集34-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 水下振动信号预处理及初至波拾取38-47
• 4.1 水下振动信号预处理38-42
• 4.1.1 小波分析法去除漂移38-40
• 4.1.2 小波模极大值去噪40-41
• 4.1.3 水下振动信号预处理实验41-42
• 4.2 初至波拾取方法研究及实验42-46
• 4.2.1 初至波拾取的分形原理42-43
• 4.2.2 窗口分数维的初至波拾取43-45
• 4.2.3 初至波的拾取实验45-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第5章 斯通利波的提取与分析47-59
• 5.1 时频联合域分析47-51
• 5.1.1 小波变换47-49
• 5.1.2 Wigner-Ville 时频分布49-51
• 5.2 斯通利波的提取实验51-56
• 5.3 斯通利波的特性分析56-58
• 5.3.1 斯通利波的频率特性56-57
• 5.3.2 斯通利波的相速度57
• 5.3.3 斯通利波的振幅特征57-58
• 5.4 本章小结58-59
• 第6章 水下振动目标定位方法59-70
• 6.1 时延定位法59-60
• 6.2 传感器阵列布局60-61
• 6.3 时差方位分离法61-64
• 6.3.1 时差方位分离测距61-62
• 6.3.2 时差方位分离测向62-64
• 6.4 实验结果与分析64-68
• 6.5 本章小结68-70
• 结论70-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果76-77
• 致谢77-78

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1 X.M.Tang;陈永成;;具有垂向裂隙充满流体井中斯通利波的传播[J];石油物探译丛;1993年02期

2 杜光升,乔文孝,王耀俊;用有限元法计算井中水平裂缝的反射斯通利波[J];石油大学学报(自然科学版);2000年01期

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本文编号：702883