互谱法被动测距的研究

发布时间：2017-05-17 15:10

  本文关键词：互谱法被动测距的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：主动声纳在测距的时候要发射信号，这就给对方的声纳提供了信号，这一点对潜艇是很不利的。因此，被动声纳就成为了潜艇的主战声纳，针对更具普遍意义的噪声目标，噪声目标测距技术是其中的重要研究课题。但是被动声纳原有系统采用中小规模集成电路，机柜较大；仅能对中远程目标进行测距且不能跟踪快速鱼雷，难满足现代化海战的需求。声学、信号处理理论逐步成熟；电子技术，如DSP技术的发展，为我们提供了开发更先进的测距系统的可能。 本文的目的在于研究并设计数字式噪声目标被动测距系统，解决传统声纳中存在的一些弊端，实现对噪声目标的全程测距，对快速运动目标的跟踪测距，使系统不受安装场合的限制，适用于不同的舷侧三元子阵。 本论文的主要工作包括被动测向和测距原理的探讨，改进的测距公式的推导；被动测距系统的总体设计研究与实现；互谱法被动测距的改进研究，包括仿真及其在DSP上的硬件实现。 文中先是对被动测向和测距原理进行了深入而细致的探讨，分析了影响时延估计的各个因素，为被动测距的工程实现奠定良好的理论基础；推导得到了适合远近程被动测距的解算公式。 本文中对改进的互谱法被动测距的原理及算法各个环节进行了仿真验证，得到了测距系统各个环节适用的算法：加权最小二乘估计中权系数的选取；相关窗长度的选取；各频段综合方法等等。 传统声纳用Kalman滤波器作为后置的平滑、跟踪器，，利用长的积分时间提高精度，当目标距离变化很快时产生严重滞后现象。因此本文采用的是基于自适应噪声抵消的参数估计器。这个滤波器由两个α-β滤波器和自适应噪声抵消器构成。实验证明，选择适当的α和β系数，就能得到一个合适的滤波性能好，跟踪能力强的后置滤波器。 系统采用了数字化的实现方式，以FPGA实现系统的数据传输和控制，而以TI的C6416DSP实现巨大的信号处理运算。该系统兼有实时部分与批
【关键词】：互谱法被动测距 被动测距 时延估计 后置滤波 DSP
【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】：2006
【分类号】：U666.7
【目录】：

• 摘 要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 论文的研究背景和意义11-13
• 1.2 被动测距的物理基础13-17
• 1.2.1 空间相关函数及空间相关半径14-15
• 1.2.2 本艇转向对互相关的影响15-16
• 1.2.3 内波涌浪及海底不平的影响16-17
• 1.3 时延估计的方法及发展概况17-21
• 1.4 时延估计的克拉美罗界(CRB)21
• 1.5 论文研究内容21-23
• 第2章 被动测距和测向原理23-47
• 2.1 概述23
• 2.2 被动测向和测距的几何原理23-32
• 2.2.1 三点对称阵原理24-27
• 2.2.2 三点非对称阵原理27-30
• 2.2.3 四点测距算法简介30-32
• 2.3 测距精度及误差分析32-41
• 2.3.1 测距精度分析32-33
• 2.3.2 对称阵测距测向误差分析33-39
• 2.3.3 非对称阵测距测向误差分析39-41
• 2.4 时延估计原理41-46
• 2.5 本章小结46-47
• 第3章 互谱法被动测距仿真研究47-76
• 3.1 互谱相位法时延估计47-52
• 3.1.1 K系数分配互谱算法48-49
• 3.1.2 K系数分配ε直接估计49-50
• 3.1.3 相位多值和ε频域估计50-52
• 3.2 详细流程52-64
• 3.2.1 抗混叠滤波器52-53
• 3.2.2 分频段数字滤波器53-56
• 3.2.3 ε的最小二乘估计和加权最小二乘估计56-58
• 3.2.4 时延差最大后验概率估计58-60
• 3.2.5 方差加权60-61
• 3.2.6 基于自适应噪声抵消的后置滤波器61-64
• 3.3 仿真结果及其分析64-75
• 3.3.1 接收信号的形成65-66
• 3.3.2 时延估计仿真概述66-68
• 3.3.3 相关处理器及其输出68-69
• 3.3.4 FFT及其互谱共扼的幅角的计算69-71
• 3.3.5 仿真结果比较及其结论71-75
• 3.4 本章小结75-76
• 第4章 互谱法被动测距系统的实现76-100
• 4.1 互谱法被动测距系统结构76-78
• 4.2 互谱法被动测距的几点改进78-80
• 4.3 测距模块的DSP实现80-88
• 4.3.1 数据的读取80-82
• 4.3.2 抗混叠滤波器及降采样82
• 4.3.3 信号的分频段处理82-84
• 4.3.4 窗内相关84-86
• 4.3.5 FFT的计算86-87
• 4.3.6 滑动平均模型87-88
• 4.4 互谱法被动测距系统的实验室实现88-99
• 4.4.1 软件设计89-90
• 4.4.2 实验室实现90-99
• 4.5 本章小结99-100
• 结论100-102
• 参考文献102-106
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果106-107
• 致谢107

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 李运周;王冀锋;姜春华;;谱校正技术在水下信号波达方向估计中的应用[J];声学技术;2011年05期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 徐复;多途信道中被动定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

2 郑翠娥;超短基线定位技术在水下潜器对接中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王大宇;近程非合作运动目标轨迹测量[D];哈尔滨工程大学;2007年

2 李关防;希尔伯特黄变换在瞬态信号处理中的应用[D];哈尔滨工程大学;2008年

3 盛元平;快速小目标识别技术研究及系统方案设计[D];哈尔滨工程大学;2012年

  本文关键词：互谱法被动测距的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：373740