水下目標(biāo)噪聲源近場定位方法研究.pdf

1、潛艇、魚雷等水下目標(biāo)的輻射噪聲是被動(dòng)聲納賴以探測、跟蹤的信號(hào)，降低水下目標(biāo)的輻射噪聲是提高其聲隱身性能及作戰(zhàn)能力最重要的手段。積極開展噪聲源定位識(shí)別技術(shù)研究，獲得潛艇等水下目標(biāo)各主要噪聲源的位置分布和相對(duì)貢獻(xiàn)大小，就可以有針對(duì)性地指導(dǎo)潛艇的聲學(xué)設(shè)計(jì)和減振降噪措施的正確實(shí)施，是提高水下目標(biāo)隱身性最有效最直接的手段。
　　 本文首先給出了水平陣近場聚焦模型，以常規(guī)波束形成為基礎(chǔ)，闡述了近場聚焦的基本原理。推導(dǎo)了水平線列陣聚焦空間分辨

2、率的計(jì)算公式，分析了聚焦空間分辨率隨基陣孔徑、聲源頻率及測量距離的變化關(guān)系。
　　 本文研究了水下目標(biāo)輻射噪聲源中線譜的近場高分辨定位方法。以水平陣測量模型為例，給出了近場窄帶信號(hào)的數(shù)學(xué)模型，研究了MVDR、基于歸一化幅度補(bǔ)償?shù)腗VDR聚焦波束形成法、信號(hào)相位匹配原理高分辨近場定位方法。其中將信號(hào)相位匹配原理應(yīng)用于噪聲源近場定位中是近年來新興的課題，本文推導(dǎo)了兩種基于信號(hào)相位匹配原理的近場高分辨算法，分析了幾種算法的空間譜特性和

3、聚焦分辨率。通過仿真結(jié)果說明了本文研究的三種高分辨算法優(yōu)于常規(guī)聚焦波束形成法，能夠?qū)崿F(xiàn)噪聲源的近場高分辨定位。其中ac-MVDR聚焦波束形成法具有最優(yōu)性能，是唯一能夠得到聲源空間位置分布和相對(duì)強(qiáng)度大小的算法。針對(duì)單條聲壓線列陣無法解決左右舷模糊問題，且對(duì)端射方向入射聲源定位時(shí)存在空間分辨率極低、算法失效的問題，提出了用十字陣近場測量模型進(jìn)行噪聲源定位。給出了十字陣的定位原理和定位結(jié)果，與水平陣定位效果進(jìn)行對(duì)比分析。
　　 本文研

4、究了水下目標(biāo)輻射噪聲源中寬帶連續(xù)譜的近場高分辨定位方法。研究了基于子帶分解的非相干寬帶近場聚焦波束形成法、基于信號(hào)相位匹配原理的非相干寬帶信號(hào)高分辨定位法和基于聚焦變換的相干寬帶信號(hào)近場聚焦波束形成法。通過理論仿真，詳細(xì)分析了幾種算法的空間譜特性、聚焦分辨率及在識(shí)別聲源強(qiáng)度相對(duì)大小方面的有效性。
　　 本文最后開展了水下目標(biāo)噪聲源近場定位方法的消聲水池試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了本文研究的水下目標(biāo)噪聲源近場定位方法的有效性及優(yōu)勢。試驗(yàn)所得結(jié)