基于矢量水聽器陣的匹配場(chǎng)聲源定位研究.pdf

1、匹配場(chǎng)處理（Matched-Field Processing，MFP）技術(shù)是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外水聲領(lǐng)域十分關(guān)注的一項(xiàng)水聲陣列信號(hào)處理技術(shù)，是聲場(chǎng)建模理論與陣列信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域，在目標(biāo)檢測(cè)、被動(dòng)定位、海洋聲學(xué)參數(shù)反演等方面的應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注。矢量水聽器作為20世紀(jì)晚期出現(xiàn)的一種新型水下聲傳感器，可以同步共點(diǎn)地獲取聲場(chǎng)的標(biāo)量和矢量信息，增加了探測(cè)信息的種類和數(shù)量，改善了水聲系統(tǒng)的性能。同時(shí)它又具有良好的低頻指向性、抑制各項(xiàng)同性

2、噪聲、抗左右舷模糊等諸多優(yōu)點(diǎn)，為解決水聲工程中的許多問(wèn)題提供了新的思路和方法。
　　本文針對(duì)矢量聲場(chǎng)的匹配場(chǎng)聲源定位展開研究，分析了基于聲壓量和聲壓振速組合量的多種寬帶匹配場(chǎng)處理器的定位性能，并對(duì)不同匹配量下的寬帶相干、非相干處理線性匹配場(chǎng)處理器和自適應(yīng)匹配場(chǎng)處理器的性能進(jìn)行對(duì)比研究。本文主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1、闡述了經(jīng)典水聲傳播模型的理論方法，比較了聲場(chǎng)計(jì)算模型的性能特點(diǎn)；針對(duì)淺海、低頻、遠(yuǎn)場(chǎng)聲探測(cè)問(wèn)題，選定簡(jiǎn)

3、正波模型進(jìn)行聲場(chǎng)計(jì)算；深入探討了簡(jiǎn)正波模型在矢量聲場(chǎng)的計(jì)算問(wèn)題，推導(dǎo)了海洋矢量聲場(chǎng)中的簡(jiǎn)正波計(jì)算表達(dá)式，為基于矢量陣的匹配場(chǎng)聲源定位研究打下理論基礎(chǔ)。
　　2、比較了聲壓場(chǎng)下各種匹配場(chǎng)處理器的性能；將質(zhì)點(diǎn)振速引入線性匹配場(chǎng)處理器和自適應(yīng)最小方差匹配場(chǎng)處理器，建立了矢量匹配場(chǎng)處理器；并將其拓展到寬帶信號(hào)處理上，建立了寬帶相干和非相干的矢量匹配場(chǎng)處理器。相對(duì)于聲壓場(chǎng)匹配場(chǎng)處理器，矢量匹配場(chǎng)處理器能夠更好的抑制旁瓣干擾，提高目標(biāo)定位準(zhǔn)確

4、概率。
　　3、研究了信噪比對(duì)矢量匹配場(chǎng)處理器定位性能的影響，結(jié)果表明：寬帶相干處理的定位性能優(yōu)于寬帶非相干處理，能夠更好的抑制旁瓣干擾；采用聲壓與水平振速組合量作為匹配量時(shí)，匹配器具有更優(yōu)的定位性能，能夠更好的抑制背景噪聲。研究了陣元個(gè)數(shù)對(duì)匹配場(chǎng)處理器定位性能的影響，結(jié)果表明在相同陣元個(gè)數(shù)條件下，矢量陣能夠獲得更好的定位性能。
　　4、環(huán)境失配會(huì)對(duì)匹配場(chǎng)定位精度產(chǎn)生重要影響，仿真分析了聲速剖面失配和海底參數(shù)失配兩種失配條件