發(fā)布時間：2018-01-18 05:33

  本文關(guān)鍵詞：自動水下聲源探測跟蹤系統(tǒng)　出處：《蘭州大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 水下聲源 跟蹤 陣列信號處理技術(shù) AUV

【摘要】：由于海洋環(huán)境有壓力大、能見度低等特點,導(dǎo)致人類對海洋的了解和利用還不夠充分,水下機器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)的發(fā)展是人類在海洋探索方面邁出的重要一步。水下機器人可以自主地完成各種任務(wù),水下聲源的探測跟蹤是其重要的一個分支。目前國內(nèi)外文獻(xiàn)中關(guān)于水下聲源的探測跟蹤大多是通過聲納來采集目標(biāo)的運動圖像,通過對聲納圖像進(jìn)行處理分析得到目標(biāo)的運動情況估計,但是這種方法存在聲納圖像本身分辨率不高、噪聲大、受環(huán)境影響大、微弱信號不易捕捉、探測距離短等問題,這對方位估計的實現(xiàn)就增加了困難,而且運算量較大,實時性方面有所欠缺。本文的主要研究內(nèi)容是通過將陣列信號處理技術(shù)應(yīng)用到目標(biāo)源信號的處理上實現(xiàn)對運動目標(biāo)的探測跟蹤。本系統(tǒng)由兩大模塊構(gòu)成:目標(biāo)探測定位模塊和跟蹤模塊。目標(biāo)探測定位模塊是利用傳感器陣列被動地接收目標(biāo)發(fā)出的噪聲或者聲納信號,對其進(jìn)行處理,得到信號源的方位信息即方位角和俯仰角。在實現(xiàn)對目標(biāo)的精確定位后,結(jié)合聲波在水中傳輸?shù)乃俣�、衰減規(guī)律,跟蹤模塊實現(xiàn)對被測目標(biāo)運動趨勢、速度的估計,繼而可以實現(xiàn)對AUV下一步動作的精確安排。本文對所設(shè)計的系統(tǒng)進(jìn)行了多次實驗,采用不同軌跡的信號作為信號源輸入,實驗得出結(jié)論:所提出的新方法計算簡單,運算量小,可以有效而快速地對各種不同彎曲程度的運動軌跡實現(xiàn)擬合,對目標(biāo)的運動趨勢和速度等特征做出合理的估計,對水下機器人定位跟蹤方面的發(fā)展有重要意義。
[Abstract]:Due to the characteristics of high pressure and low visibility in the marine environment, human understanding and utilization of the ocean is not enough. Autonomous Underwater Vehicle. The development of AUV is an important step in ocean exploration. Underwater vehicles can accomplish various tasks autonomously. The detection and tracking of underwater sound sources is an important branch of underwater sound sources. At present, the detection and tracking of underwater sound sources in domestic and foreign literature are mostly using sonar to collect moving images of targets. By processing and analyzing the sonar image, the motion of the target is estimated. However, this method has the advantages of low resolution, high noise, strong environmental influence, and the weak signal is difficult to capture. Because of the short detection distance, it is difficult to realize the azimuth estimation. The main research content of this paper is to realize the detection and tracking of moving target by applying array signal processing technology to the processing of target source signal. The system consists of two modules:. The target detection and positioning module is used to passively receive the noise or sonar signal from the target by using the sensor array. The azimuth information and pitch angle of the signal source are obtained. After the accurate positioning of the target, the attenuation law is combined with the velocity of acoustic wave in the water. The tracking module realizes the estimation of the moving trend and velocity of the target under test, and then the precise arrangement of the next action of the AUV can be realized. In this paper, many experiments have been carried out on the designed system. Using the signal of different trajectory as the signal source, the experiment concludes that the proposed new method is simple in calculation and small in operation, and can be used to fit all kinds of trajectory with different bending degree effectively and quickly. It is of great significance for the development of underwater vehicle positioning and tracking to make a reasonable estimate of the moving trend and velocity of the target.
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U666.7;TP391.41

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本文編號：1439684