基于圆柱阵的高分辨波束形成与方位估计方法研究
发布时间：2021-01-22 20:57
水下目标测噪对于研究舰船噪声源空间分布、降低舰船辐射噪声都具有重要价值。本文对水下近场目标多辐射噪声源空间分辨及方位估计进行研究。由于水下声信道及水下声源的特点,使用单水听器往往不能得到精准的测量结果,同样,即使应用水听器基阵,常规方法下水下目标的高分辨性能仍无法满足现实需求。本文主要采用多重信号特征MUSIC高分辨波束形成算法,结合水听器圆柱基阵对MUSIC算法的高分辨性能进行了仿真,并在湖试和海试中采集真实数据,验证性能特点。本文对波束形成技术和舰船辐射噪声测量的研究现状进行了介绍,对浅海声信道、水下声源辐射噪声的特点和测量方法,以及波束形成等相关理论进行了分析研究。在此基础上,针对当前辐射噪声测量的不足,提出了利用圆柱阵进行高分辨率辐射噪声测量的解决方案。本文利用计算机仿真方法,验证了圆柱阵MUSIC算法高分辨方位估计的性能,并将其与常规波束形成CBF和超指向性SPD波束形成算法的性能进行了分析和对比。为了解决船体多声源的声源级估计问题,提出利用MUSIC算法的高分辨性能进行声源级估计的新方法,并对其性能进行了仿真研究。最后论文利用湖试数及海试数据对本文算法的性能进行了验证。验证...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
立体阵中水听器空间分布
第五章 湖上试验数据分析第五章 湖上试验数据分析试验是指在湖上环境下以换能器声源为目标获取水下信号数据，检验系统态，检验基阵系统对目标辐射噪声检测、估计及空间分辨能力，验证系统法的正确性，同时对多声源的高分辨算法进行验证。试环境条件试地理位置项目进展，湖上试验时间为 2016 年 7 月 26 日至 31 日进行，地点为湖北省，离宜昌市约 50 公里，地理位置如图 5- 1 中红色标记处。
第六章 海上试验数据分析47选取 6.3.1 中的同段数据，对其做短时谱时间历程图，结果见图 6- 4。图 6- 4 海试环境噪声时频图图中 30 秒左右出现蓝色异常，是由海浪过强造成的滤波阻塞，由环境噪声的时频图可知，在 500Hz 以下有明显的线谱，1000Hz 和 1500Hz 附近有较为模糊的线谱。6.3.3. 周围渔船影响在水听器圆柱基阵采集环境噪声期间海面有多艘渔船航行。通过在驾驶台上观察周围渔船分布，确定在 1.7 海里范围内无渔船，在 2.2 海里范围内有 4 条渔船。针对海试采集的环境噪声数据，在俯仰角 0°、水平方向 0~360°进行 MUSIC 方位谱扫描的时间历程分析结果见图 6- 5。图 6- 5 环境噪声 fs=3000Hz，水平方向 MUSIC 方位谱横截时间历程图图中可发现海面周边多艘渔船的方位变化历程。因此该海域此刻环境并非安静，而是由多艘渔船噪声混叠的噪声场。海试环境MUSIC水平?
【参考文献】：
期刊论文
[1]窄带信号在浅海目标强度测量中的应用研究[J]. 高守勇,陈守虎,马力,王升. 电声技术. 2011(08)
[2]舰船噪声源近场聚焦波束形成定位方法[J]. 王秀波,夏春艳,吴琳. 舰船科学技术. 2009(10)
[3]水下目标辐射噪声测量方法[J]. 方尔正,王燕. 南京航空航天大学学报. 2009(02)
[4]水下目标辐射噪声中单频信号分量的检测：理论分析[J]. 李启虎,李敏,杨秀庭. 声学学报(中文版). 2008(03)
[5]宽带信号常规波束形成方位估计算法改进[J]. 庞金城,林京,黄晓砥. 声学技术. 2007(05)
[6]用垂直阵和单水听器测量水下目标辐射噪声的误差分析及其修正方法[J]. 吴国清,王美刚,陈守虎,马力. 声学学报(中文版). 2007(05)
[7]舰船噪声调制谱谐波族结构特性理论分析[J]. 史广智,胡均川. 声学学报(中文版). 2007(01)
[8]潜艇辐射噪声测量方法[J]. 凌震莹. 声学与电子工程. 2004(02)
[9]用MUSIC算法解决海杂波背景下相干源探测问题[J]. 康春梅,袁业术. 电子学报. 2004(03)
[10]修正MUSIC算法对非线性阵列适用性的讨论[J]. 石新智,王高峰,文必洋. 电子学报. 2004(01)
博士论文
[1]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
[2]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
硕士论文
[1]水下运动目标宽带辐射噪声测量分析技术[D]. 高原.哈尔滨工程大学 2011
[2]基于波束形成技术的噪声源识别与声场可视化研究[D]. 张金圈.合肥工业大学 2010
[3]水下噪声源定位识别方法与软件研究[D]. 姜智超.哈尔滨工程大学 2010
[4]盲信号处理中信源个数估计方法研究[D]. 冷巨昕.电子科技大学 2009
[5]基于矢量水听器的宽带辐射噪声测量方法研究[D]. 韩荣荣.哈尔滨工程大学 2009
[6]基于矢量水听器的舰船辐射噪声测量技术研究[D]. 陈志刚.哈尔滨工程大学 2008
[7]典型舰船辐射噪声建模与仿真[D]. 邢国强.西北工业大学 2005
本文编号：2993888
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
立体阵中水听器空间分布
第五章 湖上试验数据分析第五章 湖上试验数据分析试验是指在湖上环境下以换能器声源为目标获取水下信号数据，检验系统态，检验基阵系统对目标辐射噪声检测、估计及空间分辨能力，验证系统法的正确性，同时对多声源的高分辨算法进行验证。试环境条件试地理位置项目进展，湖上试验时间为 2016 年 7 月 26 日至 31 日进行，地点为湖北省，离宜昌市约 50 公里，地理位置如图 5- 1 中红色标记处。
第六章 海上试验数据分析47选取 6.3.1 中的同段数据，对其做短时谱时间历程图，结果见图 6- 4。图 6- 4 海试环境噪声时频图图中 30 秒左右出现蓝色异常，是由海浪过强造成的滤波阻塞，由环境噪声的时频图可知，在 500Hz 以下有明显的线谱，1000Hz 和 1500Hz 附近有较为模糊的线谱。6.3.3. 周围渔船影响在水听器圆柱基阵采集环境噪声期间海面有多艘渔船航行。通过在驾驶台上观察周围渔船分布，确定在 1.7 海里范围内无渔船，在 2.2 海里范围内有 4 条渔船。针对海试采集的环境噪声数据，在俯仰角 0°、水平方向 0~360°进行 MUSIC 方位谱扫描的时间历程分析结果见图 6- 5。图 6- 5 环境噪声 fs=3000Hz，水平方向 MUSIC 方位谱横截时间历程图图中可发现海面周边多艘渔船的方位变化历程。因此该海域此刻环境并非安静，而是由多艘渔船噪声混叠的噪声场。海试环境MUSIC水平?
【参考文献】：
期刊论文
[1]窄带信号在浅海目标强度测量中的应用研究[J]. 高守勇,陈守虎,马力,王升. 电声技术. 2011(08)
[2]舰船噪声源近场聚焦波束形成定位方法[J]. 王秀波,夏春艳,吴琳. 舰船科学技术. 2009(10)
[3]水下目标辐射噪声测量方法[J]. 方尔正,王燕. 南京航空航天大学学报. 2009(02)
[4]水下目标辐射噪声中单频信号分量的检测：理论分析[J]. 李启虎,李敏,杨秀庭. 声学学报(中文版). 2008(03)
[5]宽带信号常规波束形成方位估计算法改进[J]. 庞金城,林京,黄晓砥. 声学技术. 2007(05)
[6]用垂直阵和单水听器测量水下目标辐射噪声的误差分析及其修正方法[J]. 吴国清,王美刚,陈守虎,马力. 声学学报(中文版). 2007(05)
[7]舰船噪声调制谱谐波族结构特性理论分析[J]. 史广智,胡均川. 声学学报(中文版). 2007(01)
[8]潜艇辐射噪声测量方法[J]. 凌震莹. 声学与电子工程. 2004(02)
[9]用MUSIC算法解决海杂波背景下相干源探测问题[J]. 康春梅,袁业术. 电子学报. 2004(03)
[10]修正MUSIC算法对非线性阵列适用性的讨论[J]. 石新智,王高峰,文必洋. 电子学报. 2004(01)
博士论文
[1]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
[2]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
硕士论文
[1]水下运动目标宽带辐射噪声测量分析技术[D]. 高原.哈尔滨工程大学 2011
[2]基于波束形成技术的噪声源识别与声场可视化研究[D]. 张金圈.合肥工业大学 2010
[3]水下噪声源定位识别方法与软件研究[D]. 姜智超.哈尔滨工程大学 2010
[4]盲信号处理中信源个数估计方法研究[D]. 冷巨昕.电子科技大学 2009
[5]基于矢量水听器的宽带辐射噪声测量方法研究[D]. 韩荣荣.哈尔滨工程大学 2009
[6]基于矢量水听器的舰船辐射噪声测量技术研究[D]. 陈志刚.哈尔滨工程大学 2008
[7]典型舰船辐射噪声建模与仿真[D]. 邢国强.西北工业大学 2005
本文编号：2993888
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