【摘要】：圓形陣列因在其所在的平面360°方位具有相同的目標(biāo)探測與方位估計(jì)性能這一優(yōu)良特性,常見于聲吶浮標(biāo)陣、艦艏陣以及智能音箱傳聲器陣列中。在聲吶接收系統(tǒng)中,基于矢量水聽器的圓形陣列在陣列信號處理的基礎(chǔ)上結(jié)合了聲壓振速聯(lián)合處理技術(shù),有助于抑制海洋環(huán)境噪聲,在較低信噪比下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程目標(biāo)被動檢測。本文主要研究自由場條件下和圓柱形障板條件下矢量圓陣的方位估計(jì)問題。經(jīng)典的方位估計(jì)方法主要分為波束掃描類和子空間分解類。因此以最小方差無失真響應(yīng)(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)算法和多重信號分類(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法為代表,對兩類算法進(jìn)行介紹,仿真對比分析聲壓圓陣和矢量圓陣的方位估計(jì)性能;針對圓陣,模態(tài)域信號處理方法能夠簡化建模過程中相位延遲方面的計(jì)算,為后續(xù)處理提供方便。因此建立了矢量圓陣相位模態(tài)域輸出信號,實(shí)現(xiàn)了在相位模態(tài)域利用MVDR和MUSIC算法的方位估計(jì)問題。結(jié)合工程中的實(shí)際情況,陣列總是安裝在支撐物上面,而圓陣所用的支撐物一般是圓柱體。因此首先介紹了圓柱形障板散射聲場的概況,然后求得剛性圓柱形障板和絕對軟圓柱形障板的散射聲場解析解,進(jìn)而得到彈性圓柱形障板散射聲場的解析解,得到剛性、絕對軟和彈性障板條件下矢量圓陣的相位模態(tài)域參數(shù),并以MVDR算法為例,仿真分析不安放障板和三種不同材質(zhì)圓柱形障板上矢量圓陣方位估計(jì)性能。最后,對湖試的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,較好地驗(yàn)證了理論推導(dǎo)和仿真結(jié)果。
【圖文】：

陣列向量（M× K），，其中每一列 ( )ka γ （表示為：0 1 0 2 0) [ ]k k Mkjw jw jwe e eτ τ τ = ， k = 1,2的來波在空間的投影iγ 、矢量傳感器的排際情況中，陣列流型矩陣A(γ)一般只與不變的，也就是說矢量傳感器排列的方式角向量γ 都是一對一的映射關(guān)系，可以看列流型 A也就確定了，從而接收數(shù)據(jù)矩陣出模型的矢量傳感器均勻圓形陣，方便起見，傳感器數(shù)目為M，基陣半徑為r。對各陣設(shè)為 0 號，其余按逆時針方向順次編號為量接收傳感器與笛卡爾坐標(biāo)系起始點(diǎn)位 個陣元的位置矢量為 [ cos , sin m m p = r γ r

3 矢量圓陣的方向圖函數(shù)及特性.1 矢量水聽器的指向性矢量水聽器是可以同時輸出一個質(zhì)點(diǎn)在任意時刻的聲壓與振速的傳感器。由于海洋波導(dǎo)中傳播時，在豎直方向?yàn)轳v波，所以只考慮水平方向的二維指向性，令 = 0，則式（2-11）可以簡化為：( ) ( )( ) ( )cos( ) ( )sinxyp t x tv t x tv t x tθθ = = = (故它們的指向性函數(shù)分別為：( ) 1( ) cos( ) sinxypvvRRRθθ θθ θ = = = (圖 2.3 為二維情況下一個矢量接收傳感器的兩個振速分量xv 和yv的指向性圖。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN911.7;TB565.1

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