水下结构噪声源解卷积定位方法研究
发布时间：2021-07-31 10:55
在如今的海军领域,潜艇以其优良的隐蔽性、打击的突然性和高度的机动性在海上作战中起到了越来越重要的作用。为保证其良好的隐身性能,潜艇辐射噪声必须控制在较低的水平。噪声源定位识别技术可以有效检测潜艇辐射噪声,指导进一步的减振降噪。因此研究具有高分辨性能的噪声源定位识别方法具有重要的意义和应用前景。本文首先进行了噪声源近场聚焦定位识别方法的理论推导,并针对潜艇辐射噪声中的线谱和宽带谱进行高分辨定位研究。分别从时域和频域出发,进行噪声源近场聚焦定位方法研究,提出频域上的改进去自谱波束形成算法。鉴于实际中潜艇表面为柱面,进行基于柱面分布的噪声源聚焦定位研究,验证算法的有效性。为解决传统的噪声源定位方法在潜艇辐射噪声低频段较差的分辨能力,提出了分辨率更高的解卷积波束形成定位方法。阐述解卷积定位方法的理论原理,仿真分析解卷积定位方法的定位性能。并在此基础上将DAMAS方法应用到十字阵和声压矢量组合线阵中,对复杂声源和柱面分布声源进行定位,分析讨论解卷积定位方法在不同阵型中的定位情况。最后开展水下噪声源近场定位方法的水池实验研究,考察本文研究的水下噪声源定位方法的有效性,分析讨论不同定位方法和不同工况...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１水平线阵近场聚焦模型??而近场条件下，声波按球面波规律向外辐射，对声源的定位主要采用近场聚焦波束??
同相叠加输出功率最大，出现聚焦点，因此称为近场聚焦波束形成。一般情况下扫描平??面即为声源所在的平面且保持扫描平面与阵列平行，水平线阵近场聚焦测量模型的示意??图如图２．１所示。??水平线阵由Ｍ个阵元均匀排列而成，设阵列中央的阵元位于坐标原点并设为相位参??考阵元，Ｍ个阵元的坐标分别为，…，？）。假设空间中单频声源／的位置为??声源面与阵列的距离凡为测量距离且属于近场区域，声源频率为乂，声波按??球面波规律传播，经过幅度衰减和相位延时，则阵元ｍ上接收到的信号为：??＝?＾，（＾－―）?＋?？ｍＷ?（２－１）??ｉ＝＇?”ｉｍ?Ｃ??其中，为第ｆ个声源的辐射信号，为阵元ｍ上接收到的高斯白噪声，％为第／个??声源到第ｍ个阵元的距离：??ｒ
２．４柱面聚焦波束形成??２．４．１柱面分布聚焦波束形成原理??图２．６所示为水平阵柱面近场测量模型。Ｍ元声压水听器均匀的分布在水平ｘ轴上，??阵元间距为ｄ。设声源信号Ｓ，位于一个圆柱表面，阵列与圆柱中心轴线互相平行，且与??圆柱轴心线的测试距离为＿ｙ。，柱面半径为￣，声源在柱坐标系中的坐标为Ｓ，Ｍ，ｘ，）。??…??＞?ｘ，??ｗ?）??／ｙｙ?＼???？?？?？??？——ｂ?？——？?＾??１?Ｏ?ｍ?Ｍ?ｘ??图２．６水平阵柱面近场测量模型??则阵元ｍ接收到的声信号为??？（，卜?ｔ?丄叻？（０?（２－３８）??／＝１?＾ｉｍ?二發：??将声源在柱坐标系中的位置转换为声源在直角坐标系中的位置得到直角坐标为??（Ｘ，，少，４），其中少，＝＾Ｘ，?用Ｌ表示第／个声源到第７７７个阵元之间的距??离，而?／；．？?＝?ｙｊ（ｘ，．?－｛ｍ－＼）ｄｆ?＋?｛ｙｔ?－?＞？〇）２?＋?２。??将阵列接收到的声信号写成矩阵形式，则有：??Ｘ｛ｔ）?＝?Ａ｛６
【参考文献】：
期刊论文
[1]矢量声压组合基阵MVDR近场聚焦波束形成[J]. 余桐奎. 舰船科学技术. 2012(06)
[2]除自谱的互谱矩阵波束形成的噪声源识别技术[J]. 杨洋,褚志刚,倪计民,王卫东. 噪声与振动控制. 2011(04)
[3]基于组合阵列的水下特征线谱近场定位方法[J]. 时洁,杨德森,时胜国. 电子学报. 2011(06)
[4]传声器阵列反方法及其对飞机噪声源识别[J]. 马军会,乔渭阳,谭洪川,赵磊. 噪声与振动控制. 2011(02)
[5]基于声阵列技术的汽车噪声源识别及贡献量分析[J]. 邓江华,顾灿松,刘献栋,李宏庚. 振动工程学报. 2010(06)
[6]矢量阵相干宽带MVDR聚焦波束形成[J]. 时洁,杨德森. 系统仿真学报. 2010(02)
[7]国外潜艇声隐身技术的现状及发展方向[J]. 王勇,鲁克明,余广平,张昭. 舰船电子工程. 2010(01)
[8]传声器阵列反卷积法在飞机噪声测试中的应用[J]. 孙爽,乔渭阳,黄晓聃. 噪声与振动控制. 2009(05)
[9]舰船辐射噪声源定位及亮点信号提取方法研究[J]. 梅继丹,王逸林,刘向明,惠俊英,余赟. 系统仿真学报. 2009(18)
[10]基于MVDR聚焦波束形成的辐射噪声源近场定位方法[J]. 时洁,杨德森,刘伯胜,宋海岩. 大连海事大学学报. 2008(03)
博士论文
[1]水下结构辐射噪声源快速诊断识别研究[D]. 郭小霞.哈尔滨工程大学 2012
[2]直线阵潜艇噪声源高分辨定位识别方法研究[D]. 陈欢.哈尔滨工程大学 2011
[3]水声声图测量技术研究[D]. 梅继丹.哈尔滨工程大学 2010
[4]基于矢量阵的水下噪声源近场高分辨定位识别方法研究[D]. 时洁.哈尔滨工程大学 2009
[5]基于麦克风阵列的声源定位算法研究[D]. 居太亮.电子科技大学 2006
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]基于统计最优近场声全息水下运动噪声源定位识别[D]. 王振山.哈尔滨工程大学 2010
[3]识别列车噪声源的声聚焦波束形成技术研究与应用[D]. 闫肖杰.上海交通大学 2010
[4]矢量阵近场聚焦波束形成技术研究[D]. 李萌.哈尔滨工程大学 2008
[5]波束形成方法在噪声源识别应用中的仿真和实验研究[D]. 赵芳芳.上海交通大学 2007
本文编号：3313334
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１水平线阵近场聚焦模型??而近场条件下，声波按球面波规律向外辐射，对声源的定位主要采用近场聚焦波束??
同相叠加输出功率最大，出现聚焦点，因此称为近场聚焦波束形成。一般情况下扫描平??面即为声源所在的平面且保持扫描平面与阵列平行，水平线阵近场聚焦测量模型的示意??图如图２．１所示。??水平线阵由Ｍ个阵元均匀排列而成，设阵列中央的阵元位于坐标原点并设为相位参??考阵元，Ｍ个阵元的坐标分别为，…，？）。假设空间中单频声源／的位置为??声源面与阵列的距离凡为测量距离且属于近场区域，声源频率为乂，声波按??球面波规律传播，经过幅度衰减和相位延时，则阵元ｍ上接收到的信号为：??＝?＾，（＾－―）?＋?？ｍＷ?（２－１）??ｉ＝＇?”ｉｍ?Ｃ??其中，为第ｆ个声源的辐射信号，为阵元ｍ上接收到的高斯白噪声，％为第／个??声源到第ｍ个阵元的距离：??ｒ
２．４柱面聚焦波束形成??２．４．１柱面分布聚焦波束形成原理??图２．６所示为水平阵柱面近场测量模型。Ｍ元声压水听器均匀的分布在水平ｘ轴上，??阵元间距为ｄ。设声源信号Ｓ，位于一个圆柱表面，阵列与圆柱中心轴线互相平行，且与??圆柱轴心线的测试距离为＿ｙ。，柱面半径为￣，声源在柱坐标系中的坐标为Ｓ，Ｍ，ｘ，）。??…??＞?ｘ，??ｗ?）??／ｙｙ?＼???？?？?？??？——ｂ?？——？?＾??１?Ｏ?ｍ?Ｍ?ｘ??图２．６水平阵柱面近场测量模型??则阵元ｍ接收到的声信号为??？（，卜?ｔ?丄叻？（０?（２－３８）??／＝１?＾ｉｍ?二發：??将声源在柱坐标系中的位置转换为声源在直角坐标系中的位置得到直角坐标为??（Ｘ，，少，４），其中少，＝＾Ｘ，?用Ｌ表示第／个声源到第７７７个阵元之间的距??离，而?／；．？?＝?ｙｊ（ｘ，．?－｛ｍ－＼）ｄｆ?＋?｛ｙｔ?－?＞？〇）２?＋?２。??将阵列接收到的声信号写成矩阵形式，则有：??Ｘ｛ｔ）?＝?Ａ｛６
【参考文献】：
期刊论文
[1]矢量声压组合基阵MVDR近场聚焦波束形成[J]. 余桐奎. 舰船科学技术. 2012(06)
[2]除自谱的互谱矩阵波束形成的噪声源识别技术[J]. 杨洋,褚志刚,倪计民,王卫东. 噪声与振动控制. 2011(04)
[3]基于组合阵列的水下特征线谱近场定位方法[J]. 时洁,杨德森,时胜国. 电子学报. 2011(06)
[4]传声器阵列反方法及其对飞机噪声源识别[J]. 马军会,乔渭阳,谭洪川,赵磊. 噪声与振动控制. 2011(02)
[5]基于声阵列技术的汽车噪声源识别及贡献量分析[J]. 邓江华,顾灿松,刘献栋,李宏庚. 振动工程学报. 2010(06)
[6]矢量阵相干宽带MVDR聚焦波束形成[J]. 时洁,杨德森. 系统仿真学报. 2010(02)
[7]国外潜艇声隐身技术的现状及发展方向[J]. 王勇,鲁克明,余广平,张昭. 舰船电子工程. 2010(01)
[8]传声器阵列反卷积法在飞机噪声测试中的应用[J]. 孙爽,乔渭阳,黄晓聃. 噪声与振动控制. 2009(05)
[9]舰船辐射噪声源定位及亮点信号提取方法研究[J]. 梅继丹,王逸林,刘向明,惠俊英,余赟. 系统仿真学报. 2009(18)
[10]基于MVDR聚焦波束形成的辐射噪声源近场定位方法[J]. 时洁,杨德森,刘伯胜,宋海岩. 大连海事大学学报. 2008(03)
博士论文
[1]水下结构辐射噪声源快速诊断识别研究[D]. 郭小霞.哈尔滨工程大学 2012
[2]直线阵潜艇噪声源高分辨定位识别方法研究[D]. 陈欢.哈尔滨工程大学 2011
[3]水声声图测量技术研究[D]. 梅继丹.哈尔滨工程大学 2010
[4]基于矢量阵的水下噪声源近场高分辨定位识别方法研究[D]. 时洁.哈尔滨工程大学 2009
[5]基于麦克风阵列的声源定位算法研究[D]. 居太亮.电子科技大学 2006
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]基于统计最优近场声全息水下运动噪声源定位识别[D]. 王振山.哈尔滨工程大学 2010
[3]识别列车噪声源的声聚焦波束形成技术研究与应用[D]. 闫肖杰.上海交通大学 2010
[4]矢量阵近场聚焦波束形成技术研究[D]. 李萌.哈尔滨工程大学 2008
[5]波束形成方法在噪声源识别应用中的仿真和实验研究[D]. 赵芳芳.上海交通大学 2007
本文编号：3313334
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