聲相關(guān)測(cè)速技術(shù)研究.pdf

1、聲相關(guān)計(jì)程儀利用“波形不變性原理”進(jìn)行測(cè)速，是一種適合裝備在潛艇及自主水下運(yùn)載器的導(dǎo)航設(shè)備，相比于聲多普勒計(jì)程儀而言，由于采用垂直向下發(fā)射寬波束，不但可以得到更強(qiáng)的回波信號(hào)，而且在相同換能器尺寸的前提下，可以采用更低的工作頻率以減少海水吸收和傳播損失，從而使相關(guān)計(jì)程儀要比多普勒計(jì)程儀作用距離遠(yuǎn)得多。聲相關(guān)計(jì)程儀的研究對(duì)維護(hù)我國(guó)的海洋權(quán)益，科學(xué)開(kāi)發(fā)海島、利用海洋資源具有重要意義。
　　論文根據(jù)聲相關(guān)計(jì)程儀的工作原理進(jìn)行仿真系統(tǒng)的總體

2、方案設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)仿真分為海底回波仿真、波形設(shè)計(jì)、海底探測(cè)、換能器基陣設(shè)計(jì)、構(gòu)造代價(jià)函數(shù)及尋優(yōu)算法等若干模塊，模塊化的設(shè)計(jì)理念有利于系統(tǒng)的維護(hù)及今后向硬件平臺(tái)的移植。
　　論文根據(jù)單脈沖發(fā)射體制對(duì)相位編碼的要求，采用截短的Gold序列平衡碼作為子碼，構(gòu)成所需位數(shù)的長(zhǎng)碼，所產(chǎn)生編碼的自相關(guān)函數(shù)具有雙相關(guān)峰特性，這與雙脈沖發(fā)射的測(cè)速體制相對(duì)應(yīng)，解決了雙脈沖發(fā)射體制測(cè)速中脈沖寬度和脈沖發(fā)射間隔時(shí)間之間的矛盾。論文將Kirchhoff海底散

3、射模型和混響網(wǎng)絡(luò)模型相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了海底回波信號(hào)的仿真。利用時(shí)-空相關(guān)函數(shù)，推導(dǎo)出一維到三維船速，采用平面陣進(jìn)行接收時(shí)，兩基元接收回波相關(guān)性最大的條件，該結(jié)論對(duì)聲相關(guān)計(jì)程儀回波信號(hào)的仿真及平面陣測(cè)速研究具有一定的理論指導(dǎo)意義。
　　換能器基陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在聲相關(guān)測(cè)速技術(shù)中具有重要地位，由于測(cè)速原理是根據(jù)接收換能器基元之間形成的不同位置矢量而不是不同的基元位置來(lái)提高測(cè)速的空間分辨力，因此換能器基陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)際上是在保證陣列孔徑利用率一定的

4、前提下，能夠采用盡量少的換能器基元實(shí)現(xiàn)聲相關(guān)測(cè)速的需求。論文根據(jù)聲相關(guān)計(jì)程儀的測(cè)速特點(diǎn)，研究了一維、二維基陣的設(shè)計(jì)方法，在借鑒傳統(tǒng)的約束最小冗余線陣概念的基礎(chǔ)上，重新定義了冗余因子、建立理想位置矢量圖模型、提出位置矢量覆蓋率等概念，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了適合應(yīng)用于聲相關(guān)測(cè)速需求的二維基陣的快速設(shè)計(jì)。
　　針對(duì)海底混響回波信號(hào)具有“拖尾”的特性，論文研究了沖激響應(yīng)具有二階導(dǎo)數(shù)特性的匹配濾波器，補(bǔ)償了傳播損失對(duì)信號(hào)幅度衰減的影響，提高了檢測(cè)概率，