水下目标瞬态辐射噪声检测与测量技术研究

发布时间：2020-10-28 02:08

　　 随着水下稳态辐射噪声测量技术和减振降噪技术的不断发展,各类水下航行器及水下武器的稳态辐射噪声已经显著降低,因此各个国家开始将研究方向逐渐向水下瞬态辐射噪声的测量技术集中。本文研究分析瞬态信号的测量量,其中主要研究瞬态信号的起始时刻和结束时刻以及瞬态信号能量的检测与计算方法。本文以空投入水及船转舵辐射噪声信号为研究对象,因此首先研究了空投入水信号及船转舵噪声信号的来源、产生过程及产生原因,并建立了空投入水辐射噪声和船转舵辐射噪声的模型。其次由于瞬态信号的起始时刻和结束时刻的获取需在检测器输出结果的基础上进行计算,因此研究了短时能量检测器,高阶量统计检测器,Power-Law检测器以及CFAR Power-Law检测器检测瞬态信号起始时刻和结束时刻的性能。分别对空投入水信号和船转舵信号模型进行检测,比较三种检测方法在不同信噪比下的检测结果,分析数据段长度,重叠度等参数对检测结果的影响,对比处理信号的特点,选择合适的参数进行检测。接着文章重点分析了瞬态信号的信噪比、能量、信号起始时刻与结束时刻,有效时长、最大峰值和平均峰值。其中,主要研究了在检测器的输出结果基础上,设计用来计算信号起始时刻和结束时刻的门限,从而对瞬态信号测量量提出指导性意见。此外,本文根据瞬态信号的特点,将平均声强器进行改进得到加权平均声强器直方图估计算法来对瞬态信号进行方位估计。分别使用门限计算所得的起始时刻和结束时刻与信号真实的起始时刻和结束时刻对信号进行截断,然后再进行方位估计,对比二者的方位估计效果。最后通过处理水池和松花湖的试验数据,进一步验证算法的可靠性。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：U661.44;TJ6
【部分图文】：

管、水下碰撞、水下爆破、潜艇开关舱门等，这些瞬态噪声形式复杂，集各种噪声为一体。本文主要研究物体空投入水辐射噪声信号、船转舵辐射噪声信号的产生原理，并利用几种常见的瞬态信号模型，根据转舵辐射噪声和空投入水噪声信号的特征形态，对这两种信号进行模型的建立。2.2 两种瞬态辐射噪声产生原理2.2.1 空投目标入水辐射噪声产生原理通常，空投目标入水的整个过程被认为：某物体从空气开始，然后穿过水面，最后进入到水中的一个整体过程，而这个分析入水过程的重要性在于，某些对己方有威胁的物体，例如鱼雷，这些物体在进入水中的瞬间可否被友军第一时间准确地检测到并且获取到有用的相关信息，这具有十分重要的预警作用。物体空投入水的过程根据物体入水的速度，被划分为低速入水物体和高速入水物体两种类型。这两种类型的空投入水，根据具体的噪声形成过程，主要被划分为冲击阶段、空腔形成阶段与气泡脉动阶段，每个阶段分别需要采用不同种类的数学模型对其进行描述，如图 2.1 所示。物体空投入水所产生的水下辐射瞬态噪声主要包括击水脉冲信号、寂静区以及气泡脉动信号[28]。

图 2.2 船舶操舵装置布置示意图1-远距离操纵机械；2-转舵动力机械；3-转舵机构；4-舵由于舰船上转舵装置的不同，使船转向的操作步骤也不同，比如，在对载有艏器的舰船进行转向操作时，我们可以利用艏侧推进器进行的正向和倒向转动生成，从而完成转向目的；另外，部分舰船会使用导流管舵的偏转控制转向；现阶段和舵传动装置是比较多的舰船选择使用变向的装置。在舰船的航行过程中，许多因素都会造成舰船发生偏航，而海风、洋流以及不螺旋桨都是可能的原因，而当发生偏航时，我们都会使用罗经来测知所处船只的况，然后根据具体情况使用操舵装置来扶正航向。而部分情况可能需要使用应急操时，我们可使用驾驶台或者舵机室里面的设备来操作舵机的起停和转弯方向。一般情况下，舰船转舵操作包括以下 4 步：1. 驾驶人员转动操舵手轮盘使得船沿着指定航线航行，操舵过程的相关信息操舵系统送达至舵机舱室[31]；2. 将舵机舱室里的舵操作机运作所产生的动能，由转舵机械和电动机传递，能转动舵的动能。旧式的转舵机械有人力的、电动式的、蒸汽式的，目前工艺上

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本文编号：2859410