隨著海洋被不斷地探索和認(rèn)知,其資源及軍事價值也越來越受到人們的重視。由于受到陸地資源及環(huán)境的限制,作為海洋大國,大力發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)、發(fā)揮其軍事價值,將成為我國21世紀(jì)的一項重要任務(wù)。而作為探索海洋的主要裝備之一,水聲陣列探測系統(tǒng)也將發(fā)揮越來越重要的作用。本文依托“天津大學(xué)精密測試技術(shù)及儀器國家重點實驗室”,受國家海洋經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展區(qū)域示范項目“海洋聲學(xué)探測成套裝備產(chǎn)業(yè)化”支持,對水聲陣列探測系統(tǒng)進(jìn)行了多年深入的研究,詳細(xì)分析了海洋地震信號采集與傳輸?shù)奶攸c,并針對傳統(tǒng)水聲陣列探測系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的缺陷進(jìn)行了改進(jìn)與優(yōu)化,以滿足不同應(yīng)用條件下的項目需求;同時,在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,建立了全新的陣列信號模型,并針對變采樣率條件下采樣快速再同步方法、陣列同步采集算法以及波束形成算法等進(jìn)行了較為深入的研究。本文的主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:1、針對傳統(tǒng)的水聲陣列探測系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,改進(jìn)了數(shù)據(jù)采集節(jié)點的內(nèi)部組成,設(shè)計了基于FPGA的奇、偶通道同步控制模塊以及具有高同步精度的多通道同步鎖相環(huán),使數(shù)據(jù)采集節(jié)點具有變采樣率采集的功能,同時還為系統(tǒng)提供了多參數(shù)自檢功能的測試模塊,形成了具有變采樣率及系統(tǒng)自檢功能的水聲陣列探測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集節(jié)點。2、針對傳統(tǒng)水聲陣列探測系統(tǒng)在同步精度方面的缺陷,提出了一種在變采樣率條件下采樣快速再同步方法,并針對有不同水聽器分布位置引起的同步誤差,提出了一種陣列全同步采集補(bǔ)償算法,該算法能夠使系統(tǒng)所有通道實現(xiàn)高同步精度的信號采集。3、針對水聲陣列探測系統(tǒng)傳輸節(jié)點進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母倪M(jìn),開發(fā)了專用傳輸協(xié)議,研究了海量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù),同時還提出了一種地址快速分配方法。通過相關(guān)實驗驗證了水聲陣列探測系統(tǒng)傳輸節(jié)點的遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸性能及快速地址分配功能。4、研究了一種基于改進(jìn)型對角加載的高信干噪比穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成算法。該算法的提出改進(jìn)了加載形式,并構(gòu)造了新型約束最優(yōu)化問題,提高了算法在信號模型失配情況下的信干噪比。5、詳細(xì)介紹了水聲陣列探測系統(tǒng)水聽器陣列成纜工藝及其過程,并針對不同組成部分進(jìn)行了相關(guān)現(xiàn)場測試,包括電子艙水密性試驗,硬件電路性能驗證,系統(tǒng)組裝聯(lián)調(diào)及湖試實驗等,最終驗證了本文所提水聲陣列探測系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TH766
【部分圖文】：

天津大學(xué)博士學(xué)位論文型平面水聽器陣列（簡稱面陣）可以集中在的位置[10-12]；商業(yè)化的大型聲納系統(tǒng)則常被器設(shè)備[13,14]，更多的參數(shù)化、大型聲納系統(tǒng)測等特殊應(yīng)用[15]。

2圖 1-2 大型深海載人潛水器——“蛟龍?zhí)枴甭晫W(xué)信號研究方面，海洋特性測量主要包括海洋地質(zhì)地洋聲學(xué)通信等方面，具體分為以下幾個方面：淺水聲學(xué)傳播、高頻水下聲學(xué)、低頻聲學(xué)信號在海底地貌探測方生物環(huán)境的測量，可以通過回聲測深儀發(fā)射多個頻率的物信息進(jìn)行相關(guān)研究。

散射以及混響方式研究存在偏差，而且水下噪聲的影響。因此，越來越多的研究人員也將更模型以及模型失配情況下的水下定位及波束形成算法[28-30]對世界范圍內(nèi)的海岸線，特別是淺水區(qū)的相關(guān)研中，淺海水聲信號傳播及散射是其中必不可少的研究有很多方面的應(yīng)用場合，包括地形測繪、水下通信以聲學(xué)[31,32]則在水體中廣泛應(yīng)用于監(jiān)測海洋生物，特別以及海底淤泥流動信息。其中，了解泥沙的淤積及侵程來說是必不可少的。號和圖像的處理[33-35]，如側(cè)掃聲納[36-39]中對水下周邊3 所示，是了解海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)及其地形地貌的重要手段可以實現(xiàn)對海底地貌的繪制，對了解古沉船遺址，被事件有著特殊的意義。
【相似文獻(xiàn)】

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1 李昆原;葉哲江;邵玉斌;龍華;;多元聲陣被動聲定位研究[J];云南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年01期

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1 李彥超;水聲陣列探測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及其實現(xiàn)[D];天津大學(xué);2017年

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3 李昆原;多元空間聲陣被動聲定位研究[D];昆明理工大學(xué);2012年

4 程擂;基于聲陣列的目標(biāo)聲源定位技術(shù)研究[D];中北大學(xué);2011年

5 陳彬彬;水聲陣列信號仿真聲傳播快速計算方法研究[D];東南大學(xué);2017年

本文編號：2880673