波导多路径波场丰富度研究

发布时间：2021-03-25 11:39

　　信号在波导中传播时由于受到波导上下两个界面以及波导中其他散射体所造成的一次或多次声反射或散射,会导致信号沿许多不同的路径进行传播,因此波导中的波场是多路径波场。三维波导中的多路径波场包含着丰富的空间信息,使得我们可以从空间的角度研究多路径波场,从而实现诸如水下目标定位等应用。Hilbert空间理论是欧几里得空间理论的抽象和无穷维扩展,Hilbert空间重要概念之一完备性表明,任意一个信号都可以由可列完备正交归一序列作展开,因此我们可以在Hilbert空间中研究波导中的多路径波场。典型的完备正交归一序列包括指数函数、Legendre多项式、Hermite多项式和球谐波函数等,在三维物理空间研究中经常使用球谐波函数的展开来表示波场。波导中的多路径波场显然也可以用球谐波展开的形式表示。实际上,自然的“低通”性质实质上是模限的,因而使用低阶球谐波函数即可以完整或近似地重构目标波场,本文将近似表征原声场所需球谐波的最少个数定义为多路径波场的维度（Dimensionality）。论文通过对多路径波场的维度进行数值仿真分析,表明了研究区域的尺寸对多路径波场维度存在着明显的影响,同时发现波导本身的因素... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 Hilbert空间理论
        1.2.2 Hilbert空间中的一个完备正交归一基:球谐波函数
        1.2.3 自由场空间中多路径波场丰富度的研究
    1.3 论文研究内容
第2章 波导多路径波场的维度
    2.1 Helmholtz方程解的球谐波表征
    2.2 波导中点源多路径波场的虚源法表征
    2.3 波导中点源多路径波场的球谐波函数表征
    2.4 波导中点源多路径波场的维度
    2.5 波导中点源多路径波场维度的数值仿真
        2.5.1 接收点位置与波导点源多路径波场维度的关系
        2.5.2 球形接收区域的尺寸与波导点源多路径波场维度的关系
        2.5.3 波导深度与波导点源多路径波场维度的关系
        2.5.4 球形接收区域与点源间的水平距离与波导点源多路径波场维度的关系
        2.5.5 波导海底条件与波导点源多路径波场维度的关系
    2.6 本章小结
第3章 波导多路径波场丰富度研究
    3.1 波导点源多路径波场丰富度的定义
    3.2 波导点源波场丰富度研究
        3.2.1 球形接收区域的尺寸与波导点源多路径波场丰富度的关系
        3.2.2 波导深度与波导点源多路径波场丰富度的关系
        3.2.3 接收区域与声源的水平距离与波导点源多路径波场丰富度的关系
        3.2.4 波导海底条件与波导点源多路径波场丰富度的关系
    3.3 来自连续区域的声源产生的多路径场的丰富度
        3.3.1 连续线声源仿真
        3.3.2 连续平面声源仿真
    3.4 不同接收阵形的丰富度与阵尺寸的关系
        3.4.1 球阵阵形设计及丰富度与球阵半径的关系
        3.4.2 圆柱阵阵形设计及丰富度与圆柱阵尺寸的关系
        3.4.3 双螺旋阵形设计及丰富度与双螺旋阵尺寸的关系
    3.5 本章小结
第4章 波导中点源的定位
    4.1 波导中声源的三维定位
    4.2 使用不同尺寸的接收阵进行目标定位
        4.2.1 使用不同尺寸的球阵进行目标定位
        4.2.2 使用不同尺寸的圆柱阵进行目标定位
        4.2.3 使用不同尺寸的双螺旋阵进行目标定位
        4.2.4 不同接收阵形定位结果的比较
    4.3 不同波导环境条件下的目标定位
        4.3.1 波导深度不同时的点源三维定位
        4.3.2 声源与球阵中心水平距离不同时的点源三维定位
        4.3.3 波导底面特性不同时的点源三维定位
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 研究内容总结
    5.2 研究创新点
    5.3 研究方向展望
参考文献
作者简历



本文编号：3099615