近场聚焦波束形成声图测量技术研究

发布时间：2020-12-07 07:25

　　声图测量技术作为一种主要被动定位技术,是近代水声科学技术发展的核心内容之一。该技术使用被动声成像的方法,显示出辐射噪声源的空间分布图,以获得目标噪声源的相对位置。这对于指导舰艇等大型水下设备减振降噪,以及水下目标探测都有极其重要的作用。由于实际的海洋环境具有多样化,结构复杂等特点,而常见的波束形成方法都是基于远场平面波假设的,实际应用中存在许多情况是不能够满足远场条件的,因此需要采用适合近场的声图测量技术。本文研究了基于球面波的近场聚焦波束形成声图测量技术,介绍了四种接收阵型并进行了仿真,对各阵型的声图分辨力进行了对比分析。四种阵型包括:水平阵、垂直阵、十字阵以及面阵。相同阵元数时,面阵的声图分辨力最强,聚焦效果最好。由于海洋信道十分复杂,存在的大量界面反射会影响声图测量的效果。为此需要对多途条件下的声图测量技术进行研究,本文在水平线阵的基础上讨论了两种抗多途的方法:虚拟时间反转镜法以及虚拟阵元法。均达到了抑制多途假峰干扰的效果。此外,本文将垂直阵抗多途的特性,与面阵聚焦精度高的特点相结合,得到的垂直面阵兼具这两种优势。此外用面阵进行了三维空间上的声图测量,实现了对近场空间区域的扫描,... 

【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

信道本征声线图

即使扫描点与声源位置重合，时延和补偿仍然不能完全同叠加，但是又会由于后两项的影响，产生几乎相位一致的叠加峰，这种情况是多途对声图的不利影响，需要尽量消除。为了使情况，本文用信道仿真软件对真实信道进行模拟。假设海深 20m机深度 18m，声源和接收机相距 50m，假设声速均匀，且为 1450频率为 2kHz。声线如图 2.5 所示：图 2.5 信道本征声线图响应函数如图 2.6 所示：

第 2 章 近场聚焦波束形成声图测量于海底布放，接近海底，以便方便固定阵元，水平阵总长为 120m，阵元假设声源目标在等深度处航行，深度为 5m。的实验是针对近场情况下进行研究，近距离范围内，水中声线的传播可以线传播，忽略由于介质不均匀等问题产生的声线弯曲的现象。水下不同深际情况中是不同的，但是为了降低研究复杂度，简化了研究条件，突出研假设声速为 1450m/s。设目标声源信号为连续谱宽带信号，频率为 4-12k 15dB，积分时间为 0.1s，采样频率为 100kHz。图 2.9 为理想信道条件下线阵单亮点声图测量的结果。扫描区域是深度为 5m 处的大小为 101m×目标位置在( 20,30,5 )处。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分段建模的目标运动分析方法[J]. 王国刚,李洪瑞.  指挥控制与仿真. 2018(03)
[2]一种水下高速运动目标的双阵纯方位TMA方法[J]. 吴旭.  数字技术与应用. 2017(03)
[3]方位距离域最小二乘矩阵滤波器设计与分析[J]. 周敏,章新华,郑文强,李澍,徐伟东.  电声技术. 2014(05)
[4]应用匹配场实现单矢量水听器被动定位[J]. 张宇,孙大军,师俊杰,王琦.  传感器与微系统. 2014(04)
[5]水下目标噪声与背景噪声的建模与仿真[J]. 魏辉,许爱强,尹德强.  国外电子测量技术. 2011(12)
[6]水面舰船声隐身性能影响作战效能的因素初探[J]. 张林根,张大海,魏强.  中国舰船研究. 2011(06)
[7]水声被动定位技术及其发展趋势[J]. 周俊山,孔大伟.  科技致富向导. 2010(30)
[8]水中目标被动定位技术综述[J]. 熊鑫,章新华,高成志,卢海杰,兰英.  舰船科学技术. 2010(07)
[9]船舶噪声的分析及控制[J]. 柏玉锋.  价值工程. 2010(12)
[10]近场声聚焦波束形成与波束零陷研究[J]. 梅继丹,王新勇,惠俊英,王逸林.  大连海事大学学报. 2009(03)

博士论文
[1]水声声图测量技术研究[D]. 梅继丹.哈尔滨工程大学 2010
[2]矢量反转镜时空滤波技术及其在水声中的应用[D]. 生雪莉.哈尔滨工程大学 2005

硕士论文
[1]水下目标噪声源近场定位方法研究[D]. 刘佳.哈尔滨工程大学 2012
[2]基于幅度加权二维面阵近场波束聚焦研究[D]. 罗长清.西北大学 2011
[3]光纤水听器阵列的被动聚焦定位研究[D]. 周泽民.国防科学技术大学 2009
[4]聚焦波束形成声图测量技术研究[D]. 胡丹.哈尔滨工程大学 2008
[5]港口建设项目环境影响评价研究[D]. 刘克宁.上海海事大学 2006
[6]声纳脉冲侦察与被动测距研究[D]. 徐建清.哈尔滨工程大学 2006



本文编号：2902879