基于矩形障板的舷侧阵被动测向方法研究

发布时间：2020-04-15 14:21

【摘要】：矢量水听器的成功研制打破了传统声压水听器单一接收标量声压信息的限制,它可以同步获取声场内同一点的声压和振速分量信息。这一优点使得这项技术已经在海上浮标声纳、拖曳线列阵等水声设备中发挥了至关重要的作用。目前矢量水听器在自由声场的条件下的研究日趋成熟,而在障板条件下的矢量阵的研究还存在一定的提升空间。所以本文研究了基于矩形障板的舷侧阵被动目标测向方法。本文分别针对声压阵、矢量阵建立了模型,研究了常规波束形成算法、最小方差无失真响应算法、多重信号分类算法三种波束形成算法。分析了它们之间的优势、不足以及适用范围等特点。矢量阵列信号处理技术将矢量水听器的抗噪能力和阵列系统的空间分辨能力结合起来,可以进一步提高声纳系统的性能。计算机仿真结果表明矢量水听器基阵比声压水听器基阵的增益更高,而且矢量阵可以在一定程度上减小声纳基阵的体积大小同时解决“左右舷模糊”的问题。本文针对反声障板特性进行了研究。设计了一种声学回向反射障板模型并模拟了矩形空气腔障板模型,进行计算机仿真分析其反声特性。反声障板可以有效地减小噪声对水听器的干扰,并且在一定程度上加强信号,从而使水听器性能的发挥得以优化。本文研究了矩形空气腔障板条件下的波束形成算法,分析了障板给矢量阵目标测向带来的增益,障板条件下的波束形成算法的频率适用性、信号在不同入射角情况下测向精度的差别。最后对障板条件下矢量阵应用外场湖试试验数据进行了处理,验证了障板条件下矢量阵波束形成算法对目标测向的正确性和有效性。
【图文】：

玻璃微珠回向反射模型

2.1中光线以圆心角θ入射到微珠内，经过反射层的反射后再折射到玻璃微玻璃相对空气的相对折射率为n，由几何光学斯涅耳定律(112n sinθ =n sinsin θ=n sinrθ+ β=4rδ +β=θδ (θ )= 2θ 4arcsins(inθn)式(2-2)可得到出射、入射光线之间夹角δ(θ)。当n=2时，δ(θ)=0，此时光线反射回去，达到最好效果[18]。比于光学回向反射基本原理，声波的相对折射率12n = vv，1v 、2v 分别为1 介质 2 中传播速度，介质 1 即为水，水中声速约为 1500m/s。声学回向反射料选用填充空气的空心钢板，声音几乎可以全部反射[19]。由于声波波速远速度，所以声学回向反射障板中的反声材料的尺寸要远大于玻璃微珠尺寸可以提出悬挂式和嵌入式两种不同形式的声学回向反射障板。 悬挂式声学回向反射障板
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U666.7

【参考文献】

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本文编号：2628650