声呐自噪声仿真方法及其计算机实现

发布时间：2017-09-13 19:43

  本文关键词：声呐自噪声仿真方法及其计算机实现

  更多相关文章： 声呐 声呐自噪声 舰船辐射噪声 海洋环境噪声 流噪声

【摘要】：声呐是舰船上重要的电子设备,它通过处理接收到的目标声信号来实现对目标的探测、定位和识别等。然而声呐会受到其所在环境的各种噪声源的干扰,声呐平台的机械噪声、螺旋桨噪声、声呐部位流噪声等噪声源都会对声呐阵列信号处理产生影响,进而影响声呐的探测距离,也可能会影响声呐对目标的定位和特征的识别。本文对声呐自噪声主要来源进行了研究。分析了自噪声对线列阵和圆柱阵波束形成性能的影响。一方面,将自噪声建模为由相关部分和非相关部分组成的声呐背景噪声,通过仿真讨论了自噪声的相关部分和非相关部分对声呐波束形成的影响；另一方面,通过改变自噪声的频段分布,分析了对线列阵和圆柱阵波束形成的影响,并与海洋环境噪声对阵列信号处理的影响进行了对比。由于声呐自噪声与舰船辐射噪声具有相似的噪声源,利用水下目标辐射噪声模型对自噪声信号进行了建模。采用Bartlett功率谱估计方法、随机过程建模和线谱提取等手段,实现了基于统计分析的声呐自噪声信号仿真,能够获得和原信号功率谱性质相似的任意时长信号。自噪声的功率谱由平滑连续谱叠加线谱构成,其中平滑连续谱分量通过AR模型来仿真,噪声线谱分量则是通过时域叠加单频信号的方法生成。并就该方法中的频域分辨率和线谱提取两个问题进行了讨论。对于声呐部位流噪声,本文只考虑湍流边界层(TBL)压力起伏引起的流噪声,分别采用了Corcos模型和Carpenter模型来对TBL压力起伏的波束-频率谱进行建模,用Lindermann O A推导的传递函数来近似护套或者声呐罩的传递函数,并用数值积分的方法求得流噪声的功率谱,然后利用得到的功率谱来仿真流噪声的时域信号。最后,把近场舰船简化若干点源,并考虑海底、海面对它们的一次反射作用、流噪声的影响,以及声呐阵元间的信号时延和相关性,分别对平台内圆柱阵声呐自噪声和平台外拖曳线列阵声呐自噪声进行了阵元级信号仿真。
【关键词】：声呐 声呐自噪声 舰船辐射噪声 海洋环境噪声 流噪声
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U666.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 论文研究内容11-13
• 第二章 声呐平台主要自噪声源特性分析13-21
• 2.1 概述13
• 2.2 舰船机械噪声特性13-14
• 2.3 螺旋桨空化噪声特性14-15
• 2.4 声呐流噪声特性15-17
• 2.4.1 平台外声呐部位流噪声特性15-16
• 2.4.2 平台内声呐部位流噪声特性16-17
• 2.5 海洋环境噪声特性17-19
• 2.6 本章小结19-21
• 第三章 自噪声对声呐阵工作的影响仿真21-39
• 3.1 概述21
• 3.2 时延相加波束形成21-23
• 3.3 均匀线列阵波束形成性能23-27
• 3.4 圆柱阵波束形成性能27-30
• 3.5 噪声的相关性对声呐波束形成的影响30-33
• 3.6 噪声的频段对声呐波束形成的影响33-36
• 3.7 干扰源在不同位置时对声呐波束形成的影响36-37
• 3.8 本章小结37-39
• 第四章 基于统计分析的自噪声建模39-51
• 4.1 概述39
• 4.2 统计分析方法的自噪声模型39-40
• 4.3 周期图平均的Bartlett功率谱估计方法40-42
• 4.4 随机过程建模和Levinson-Durbin递归42-45
• 4.5 实测信号直接循环回放的影响及产生原因45-46
• 4.6 统计分析模型的参数估计及舰船自噪声仿真46-49
• 4.7 本章小结49-51
• 第五章 声呐部位自噪声仿真方法及其计算机实现51-71
• 5.1 概述51
• 5.2 声呐自噪声仿真方法51-52
• 5.3 声呐部位流噪声仿真52-58
• 5.3.1 平台外声呐护套流噪声仿真52-56
• 5.3.2 平台内声呐导流罩流噪声仿真56-58
• 5.4 螺旋桨噪声仿真58-60
• 5.5 主机噪声和辅机噪声仿真60-62
• 5.6 海洋环境噪声仿真62-64
• 5.7 平台外声呐自噪声阵元信号仿真64-68
• 5.8 平台内声呐自噪声阵元信号仿真68-70
• 5.9 本章小结70-71
• 第六章 总结与展望71-73
• 6.1 全文总结71
• 6.2 工作展望71-73
• 致谢73-75
• 参考文献75-78

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10 陈庚,朱W，

本文编号：845544