水聲脈沖信號時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位技術(shù)研究.pdf

1、本文以水聲脈沖信號被動定位為背景，研究了基于時間反轉(zhuǎn)鏡的水聲脈沖信號被動定位技術(shù)。重點(diǎn)解決了水聲脈沖信號時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位算法。
　　 論文主要在以下幾個方面進(jìn)行了研究:
　　 第一，在水聲傳播的射線理論模型的基礎(chǔ)上，并根據(jù)聲場的互易性原理，討論了時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位的基本原理，推導(dǎo)了時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位的數(shù)學(xué)公式，建立了單聲壓基元、二元聲壓陣和單矢量基元時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位模型。論文研究的結(jié)果表明，建模信道與實(shí)際信道的匹配程

2、度是實(shí)現(xiàn)時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位的關(guān)鍵，匹配程度越高，定位效果越好。
　　 第二，模型和算法的正確性用仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，初步評估了時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位算法的性能。利用水聲傳播的射線理論計算信道的沖擊響應(yīng)函數(shù);根據(jù)各時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位數(shù)學(xué)公式，進(jìn)行了目標(biāo)聲源的二維被動定位處理。仿真數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明:時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位算法能有效地實(shí)現(xiàn)被動定位，而且定位精度與搜索步長一致。單聲壓基元時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位技術(shù)定位能力可達(dá)-10dB，而且陣元數(shù)越多

3、，定位能力也越好。
　　 第三，矢量陣時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位技術(shù)的初步研究。海洋傳播的聲信息包含標(biāo)量信號與矢量信號。聲壓信號是標(biāo)量，振速信號是矢量。由于引入了振速信息，單矢量基元時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位處理，可以獲得二元聲壓陣時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位的效果，同時它的運(yùn)算量也是單聲壓基元的兩倍。
　　 第四，對時間反轉(zhuǎn)鏡被動定位性能進(jìn)行詳細(xì)分析，性能分析主要包括以下幾項(xiàng)內(nèi)容:空間處理增益分析、穩(wěn)健性分析以及討論陣元間距對二元聲壓陣時間反轉(zhuǎn)