【摘要】：隨著海洋領(lǐng)域的大力發(fā)展,水聲信號處理得到了廣泛的應(yīng)用�；谑噶克犉鞯穆曉炊ㄎ患夹g(shù)作為水下聲信號處理的一個(gè)重要研究方向,憑借其特有的優(yōu)越性被逐漸應(yīng)用于噪聲檢測、聲納探測與定位、水下聲通信等方面。在實(shí)際的聲源定位過程中,定位算法往往需要考慮陣列孔徑的利用率、聲源信號的相干性以及寬帶信號處理等問題。另外,常見的聲源定位算法只實(shí)現(xiàn)了一維定位,而無法給出聲源信號的二維空間定位。由此,在上述不同的聲源定位情況下,本文研究了基于矢量水聽器的聲源信號二維定位算法。本文的主要工作包括:針對基于四階累積量的單矢量水聽器聲源定位算法計(jì)算復(fù)雜度高、運(yùn)算量大、定位精度低等問題,提出一種基于四階矩的單矢量水聽器多聲源定位算法。該算法利用信號四階矩的性質(zhì),將單矢量水聽器陣元數(shù)和聲源個(gè)數(shù)進(jìn)行虛擬擴(kuò)展,從而得到更多的聲源定位信息;通過提取有效陣元的方法減少了信息冗余,最后利用搜索峰值方法得到期望的多聲源方位。理論分析和仿真結(jié)果表明,該算法能夠有效降低算法復(fù)雜度、提高定位精度,克服基于高階累積量的矢量水聽器定位算法的不足。針對基于PM的矢量水聽器聲源定位算法估計(jì)相干聲源時(shí)角度不準(zhǔn)確、分辨率不高等問題,提出一種基于矢量水聽器的相干聲源定位算法。該算法使用接收信號構(gòu)造互相關(guān)矩陣,將互不重疊子陣列進(jìn)行信號解相干,利用最小二乘算法估計(jì)相近的信號子空間特征矢量,最后根據(jù)矢量水聽器陣列流型的旋轉(zhuǎn)不變特性進(jìn)行二維DOA估計(jì),得到聲源信號的仰角和方位角。仿真結(jié)果表明,該算法可以改善角度估計(jì)所帶來的誤差,定位精度較高,并且其復(fù)雜度接近PM算法。針對現(xiàn)有的寬帶相干信號聲源定位方法中性能不穩(wěn)定的問題,提出一種基于矢量水聽器的寬帶相干聲源定位算法。該算法分別對聲壓分量和振速分量進(jìn)行聚焦變換,將各個(gè)信號頻帶聚焦到參考頻率,并通過累加得到聚焦變換后的子帶協(xié)方差矩陣,最后通過矢量水聽器陣列流型的旋轉(zhuǎn)不變特性進(jìn)行寬帶聲源信號定位。仿真結(jié)果表明,該算法能夠提高寬帶信號的定位精度,克服傳統(tǒng)寬帶相干信號定位算法的不足。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB565.1
【圖文】：

上個(gè)世紀(jì)晚期，矢量水聽器作為一種新型的水聽器一經(jīng)面世，就引起了各個(gè)海洋大逡逑國的高度重視。由于能同一時(shí)刻地獲得聲場的聲壓和振速信息，它可以增加設(shè)備的測量逡逑范圍和種類，利用這些信息可以拓展后期信號處理的算法效果，改善聲納系統(tǒng)的測量性逡逑能。與此同時(shí)，矢量水聽器能夠抑制低頻信號因衍射而造成的方向性差的現(xiàn)象，還具有逡逑良好的抗噪能力，為水下信號處理帶來了很好的解決思路和方法。逡逑目前，矢量水聽器己經(jīng)有越來越多的應(yīng)用，比如油田探測、噪聲測量、海洋環(huán)境的逡逑特性研宄、水下信號探測和定位、水下聲通信等領(lǐng)域［１４１。逡逑（１）噪聲檢測逡逑利用矢量水聽器可以研宄不同海域的海洋環(huán)境噪聲場特性、海洋環(huán)境噪聲空間方逡逑向，從而確定海洋環(huán)境里各種常見噪聲在不同頻段的特性等。隨著海上噪聲測試要求的逡逑不斷提高，特別是對某些特殊航行體噪聲測量的要求，人們不斷尋求利用矢量水聽器組逡逑成噪聲測量系統(tǒng)。我國早些時(shí)候研制了雙水聽器噪聲測量系統(tǒng)，并研制了用于實(shí)際工程逡逑中的矢量水聽器噪聲測量系統(tǒng)［６］。另外，矢量水聽器還可以用于噪聲治理等生活場景中。逡逑．．．．．．邋＊逡逑

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本文編號：2745084