近程被動(dòng)定位關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、聚焦波束形成是適用于近程噪聲源的被動(dòng)定位方法，但將其應(yīng)用于淺海運(yùn)動(dòng)目標(biāo)近程高精度定位還存在諸多亟待解決的問(wèn)題：如陣元位置誤差引起的陣列流形失配，多普勒效應(yīng)降低了陣元間信號(hào)的相關(guān)性，淺海相干多途干擾的影響嚴(yán)重等。本論文采用以多子陣構(gòu)成的組合陣為測(cè)量平臺(tái)，針對(duì)上述問(wèn)題，重點(diǎn)研究了水聽(tīng)器陣列位置的近場(chǎng)校正技術(shù)、寬帶信號(hào)被動(dòng)多普勒校正和運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)技術(shù)、多途補(bǔ)償和三維定位技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)水下高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的近程高精度定位奠定基礎(chǔ)。
　　針對(duì)水聽(tīng)

2、器陣列近場(chǎng)強(qiáng)多途環(huán)境下的校正需求，提出兩種適用于多子陣安裝位置誤差的校正方法。首先綜合近場(chǎng)點(diǎn)源球面波模型和泰勒近似原理，構(gòu)建了近場(chǎng)陣元位置二維誤差模型，進(jìn)而獲得信號(hào)特征向量與陣元位置誤差的線(xiàn)性映射關(guān)系，提出一種高精度的基于特征向量的近場(chǎng)多輔助源陣列位置校正方法。其次，根據(jù)非條件最大似然估計(jì)理論，構(gòu)建非線(xiàn)性?xún)?yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)，基于最大似然估計(jì)準(zhǔn)則，提出一種輔助校正和自校正均適用的近場(chǎng)陣元位置校正方法。研究了多途對(duì)陣元位置校正的影響，將多途

3、干擾視為位置已知的相干源，提出基于特征分解原理的多途補(bǔ)償策略。理論分析及仿真結(jié)果證明了兩種校正方法均可適用于強(qiáng)多途環(huán)境，且校正精度高。最后，通過(guò)湖上試驗(yàn)驗(yàn)證了方法的有效性。
　　針對(duì)近場(chǎng)目標(biāo)高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致各陣元間接收信號(hào)多普勒系數(shù)差較大、相關(guān)性下降的問(wèn)題，提出頻域互相關(guān)多普勒系數(shù)差估計(jì)方法和特征提取多普勒系數(shù)差估計(jì)方法，不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)寬帶信號(hào)的多普勒系數(shù)差精確補(bǔ)償，與現(xiàn)有的基于模糊函數(shù)的補(bǔ)償方法相比，運(yùn)算量大大降低。為進(jìn)一步提高組合陣

4、的參數(shù)估計(jì)能力，推導(dǎo)了多普勒系數(shù)與目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的映射關(guān)系，運(yùn)用差分進(jìn)化優(yōu)化算法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，最終獲得了基于目標(biāo)多普勒的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)被動(dòng)實(shí)時(shí)估計(jì)方法。數(shù)值仿真分析了算法性能，驗(yàn)證了本文提出的多普勒補(bǔ)償方法可較好地修正多普勒對(duì)聚焦波束形成定位的影響，證明了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)被動(dòng)實(shí)時(shí)估計(jì)方法的有效性。
　　針對(duì)信道多途使聚焦波束形成空間譜出現(xiàn)假亮點(diǎn)的問(wèn)題，研究多途模型匹配和虛擬時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡的聚焦定位方法，有效抑制多途對(duì)聚焦波束形成的影響。此外，為實(shí)現(xiàn)利