本文關鍵詞：淺海水聲定位技術及應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工程大學》 2013年

基于矢量聲場的水下被動探測與定位技術研究

林旺生  

【摘要】：復雜海洋環(huán)境對聲納性能的限制性影響一直被認為是水聲物理和水聲工程領域最重要的挑戰(zhàn)。隨著聲隱身技術和遠射程對抗武器的發(fā)展，研究安靜型目標輻射聲場特征，探索適用于復雜海洋環(huán)境的新型遠程被動探測技術勢在必行。另一方面，中、近程強機動水下目標被動定位是發(fā)展安靜型潛艇對抗武器和其它水下航行器的重要保障。本文對水下目標被動探測定位領域最富挑戰(zhàn)性的兩個課題，即中、遠程目標被動探測定位的物理基礎和中、近程強機動水下目標的高精度跟蹤定位關鍵技術，展開理論、試驗和應用研究。論文的主要研究內容包括： 一、淺海矢量聲場干涉結構研究 推導了淺海矢量聲場的簡正波表達式，，分析了矢量場的能量關系與特性，并對矢量聲場干涉結構特性進行了仿真研究，隨后介紹波導不變量的定義，探討了矢量聲場干涉結構的波導不變量表征，對波導不變量特性進行了理論推導和數(shù)值計算。最后進行了寬帶聲源輻射矢量聲場干涉特性海上測量試驗。實測結果與理論、仿真分析有較好的一致性。 二、淺海矢量聲場干涉結構的時空處理及應用研究 推導了波導條件下矢量線列陣常規(guī)波束形成器波束輸出的數(shù)學表達式，分析時空采樣相干處理對矢量場干涉結構影響機理，對波束域干涉結構特性進行了仿真研究，理論、仿真結果表明波束域輸出干涉條紋強度、分布等細節(jié)受波束圖調制而產(chǎn)生變化，但是條紋斜率的自然不變性保持。隨后研究了干涉譜圖的映射以及映射域的脊特征，提出了基于矢量聲場干涉結構的目標檢測預警器，對可行性做了仿真分析，并利用海上實測數(shù)據(jù)對目標檢測預警器進行了原理性驗證。研究結果表明，該檢測預警器可有效的檢測動、靜目標，并指示目標運動狀態(tài)。 三、分布式矢量陣被動定位關鍵技術研究 分析了運動干擾對分布式定位系統(tǒng)的影響，提出了一種適應運動干擾背景的單矢量水聽器目標方位估計方法，即導向聲強器，對導向聲強器的性能進行了仿真研究，進行了海上試驗驗證和效果評估。研究了基于單矢量水聽器的方位估計器的視在方位序列的統(tǒng)計特性，提出了一種基于視在方位序列分析的分布式系統(tǒng)多站被動定位跟蹤協(xié)同算法，該算法既可減少初始航跡建立過程中產(chǎn)生的大量虛警，又可有效融合多站信息，結合導向聲強器，還能提高分布式被動定位系統(tǒng)抗干擾能力，已投入實際應用。 四、淺海信道有效聲速估計方法及應用研究 提出了基于本征聲線視在搜索的淺海信道有效聲速估計方法，獲取了對三種淺海信道有效聲速空間分布的物理圖像，提出了有效聲速梯度概念，對空變特征進行了分析，開展了淺海信道有效聲速測量實驗，并探討了淺海信道有效聲速及其估計方法在長基線水聲定位陣元位置規(guī)劃，精確定位模型建立等方面的應用，應用效果良好。 本文前兩方面研究工作成果對有效提高安靜型目標檢測、識別的穩(wěn)健性及增加探測距離有重要意義，在遠程被動測距、海洋環(huán)境監(jiān)測以及水聲通信等方面也有應用價值；后兩方面研究工作成果較大的提升了水下機動目標高精度被動定位跟蹤性能和能力，在水聲測距、分布式主動定位系統(tǒng)與信道匹配等方面也有應用價值。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TB566;U666.7
【目錄】：

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【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 余赟;惠俊英;趙安邦;林芳;;波導不變量及雙陣(元)被動測距方法研究[J];兵工學報;2011年03期

2 毛衛(wèi)寧;水下被動定位方法回顧與展望[J];東南大學學報(自然科學版);2001年06期

3 方世良,魏占海,徐步安,毛衛(wèi)寧;聲矢量傳感器目標方位估計[J];東南大學學報(自然科學版);2002年05期

4 安良;王志強;陸佶人;;利用LOFAR譜圖的二維傅里葉變換脊計算波導不變量[J];電子與信息學報;2008年12期

5 邢志剛,封金星,劉伯勝;水聲測距數(shù)學模型研究[J];哈爾濱工程大學學報;2000年03期

6 王燕,梁國龍;一種適用于長基線水聲定位系統(tǒng)的聲線修正方法[J];哈爾濱工程大學學報;2002年05期

7 時勝國,楊德森;矢量水聽器的源定向理論及其定向誤差分析[J];哈爾濱工程大學學報;2003年02期

8 岳劍平,梁國龍,王燕;水下動目標純方位被動跟蹤仿真研究[J];哈爾濱工程大學學報;2003年05期

9 楊士莪;單矢量傳感器多目標分辨的一種方法[J];哈爾濱工程大學學報;2003年06期

10 王德俊,惠俊英,楊春,蔡平;Pekeris波導中近程聲場數(shù)值算法[J];哈爾濱工程大學學報;2005年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 魏玉闊;多波束測深假象消除與動態(tài)空間歸位技術[D];哈爾濱工程大學;2011年

2 孫萬卿;淺海水聲定位技術及應用研究[D];中國海洋大學;2007年

3 楊娟;水下動目標被動跟蹤關鍵技術研究[D];哈爾濱工程大學;2007年

4 孫國倉;淺海矢量聲場及其信號處理[D];哈爾濱工程大學;2008年

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 余赟;惠俊英;陳陽;林芳;;Waveguide Invariant and Passive Ranging Using Double Element[J];Journal of China Ordnance;2011年03期

2 張進;王萬平;吳欽章;;基于光電跟蹤系統(tǒng)的聯(lián)合Kalman濾波器算法研究[J];半導體光電;2008年04期

3 姚紅萍,張誠光;火控光電儀伺服系統(tǒng)的研制[J];兵工自動化;2002年02期

4 龐學亮,張效民,楊向鋒;利用圓錐陣的低空聲目標定向分析[J];兵工自動化;2005年01期

5 李茂;岳曾敬;;自適應交互式多模型目標跟蹤算法[J];兵工自動化;2009年05期

6 何希盈;程錦房;鄧大新;張磊;;單矢量水聽器的MVDR波束形成性能研究[J];兵工自動化;2009年11期

7 趙志成;;基于自適應卡爾曼濾波的環(huán)境函數(shù)模型修正[J];兵工自動化;2010年05期

8 李居偉;孫明太;徐以成;;一種改進的聲納浮標定位算法和TMA問題[J];兵工自動化;2011年10期

9 栗蘋,施聚生;人工神經(jīng)網(wǎng)絡在目標聲定向中的應用[J];兵工學報;1995年03期

10 羅凱,馬遠良;一種垂直命中導引律制導參量的獲取方法[J];兵工學報;1998年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曾憲偉;方洋旺;伍友利;王洪強;劉加叢;;一種新的最優(yōu)制導律[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

2 陳晨;陳杰;張娟;;網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)及其在火控系統(tǒng)中的應用研究[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

3 王輝輝;張群飛;;光纖水聽器陣列超增益波束形成研究[A];2011'中國西部聲學學術交流會論文集[C];2011年

4 李凡;郭圣明;郭新毅;陳耀明;;環(huán)境不確定條件下的聲納性能預報[A];2011'中國西部聲學學術交流會論文集[C];2011年

5 潘謝帆;劉本奇;杜選民;王廣恩;;水下目標的聚焦定位技術研究[A];中國聲學學會水聲學分會2011年全國水聲學學術會議論文集[C];2011年

6 方爾正;卜廣明;李冬方;;鎖相放大原理應用于水聲信號檢測[A];中國聲學學會水聲學分會2011年全國水聲學學術會議論文集[C];2011年

7 陳托;趙航芳;;利用水平陣聲強條紋的目標定位方法研究[A];中國聲學學會水聲學分會2011年全國水聲學學術會議論文集[C];2011年

8 趙彩鳳;郭建中;;基于機械掃描的聲波干涉測量研究[A];第二屆西安-上海兩地聲學學術會議論文集[C];2011年

9 尹義龍;李俊寶;邢建新;夏金東;呂可佳;;基于Cymbal結構的PMNT單晶壓差矢量水聽器[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年

10 陶偉剛;馮新喜;;一種新的目標跟蹤自適應濾波算法[A];第九屆全國信號處理學術年會（CCSP-99）論文集[C];1999年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 喬梁;信源定位的可觀測性及跟蹤技術研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

2 孟凡彬;基于隨機集理論的多目標跟蹤技術研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

3 孫明;基于小波和遲滯的混沌神經(jīng)網(wǎng)絡及其應用[D];哈爾濱工程大學;2010年

4 陳陽;水聲陣列信號處理理論及實驗研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

5 呂文磊;壓差式光纖矢量水聽器基元與測試技術研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

6 李關防;模態(tài)域信號處理在水聲中的應用[D];哈爾濱工程大學;2009年

7 劉文海;水下被動目標瞬態(tài)特征檢測技術研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

8 梅繼丹;水聲聲圖測量技術研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

9 胡鵬濤;淺海中聲能量分布的不均勻性對潛艇輻射噪聲測量的影響研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

10 呂云飛;甚低頻矢量水聽器潛標探測系統(tǒng)關鍵技術研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 焉杰;多傳感器時滯系統(tǒng)信息融合及其仿真[D];山東科技大學;2010年

2 李光;基于均值偏移的視頻目標跟蹤、檢測算法研究及系統(tǒng)實現(xiàn)[D];浙江理工大學;2010年

3 張西雅;基于信息融合的汽車防追尾避撞目標識別研究[D];鄭州大學;2010年

4 史文韜;基于DSP的水下機器人嵌入式控制系統(tǒng)設計[D];哈爾濱工程大學;2010年

5 徐鋒;水下地磁輔助導航研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

6 何文翔;矢量傳感器多普勒定位研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

7 范波;多途信道下的水下目標模擬器顯控軟件設計[D];哈爾濱工程大學;2010年

8 李婷;淺海表面噪聲矢量場時空相關特性研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

9 趙楊;船舶適航性與操縱性自航模系統(tǒng)設計[D];哈爾濱工程大學;2010年

10 魏紀鋒;基于Jerk模型的高機動目標跟蹤算法研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張小鳳,趙俊渭,王榮慶,韓靜;雙基地加權最小二乘估計算法定位精度研究[J];兵工學報;2004年06期

2 成巍 ,蘇玉民 ,秦再白 ,萬磊 ,徐玉如;一種仿生水下機器人的研究進展[J];船舶工程;2004年01期

3 劉方蘭,張志榮,余平;多波束系統(tǒng)橫搖、縱傾參數(shù)的校正方法[J];吉林大學學報(地球科學版);2004年04期

4 賈志富;采用雙迭片壓電敏感元件的聲壓梯度水聽器[J];傳感器技術;1997年01期

5 陳洪娟,賈志富;壓電圓盤彎曲式矢量水聽器的設計[J];傳感器技術;2002年08期

6 陳洪娟,洪連進;基于壓電加速度計的同振型矢量水聽器的設計[J];傳感器技術;2003年03期

7 胡光海,周興華;趨勢面分析在水深測量數(shù)據(jù)處理中的應用[J];測繪工程;2004年03期

8 何義斌,吳書幫,謝洪燕,趙建虎;多波束異常測深數(shù)據(jù)檢測方法實踐[J];測繪科學;2004年01期

9 趙君毅;陽凡林;劉智敏;李真;趙相偉;;多波束測深表層聲速誤差的動態(tài)影響及改正方法[J];測繪科學;2010年06期

10 翟國君,黃謨濤,歐陽永忠,管錚;海洋測繪的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];測繪通報;2001年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 韓德忠;馬深;;多波束測量中姿態(tài)傳感器安裝位置探討[A];第二十一屆海洋測繪綜合性學術研討會論文集[C];2009年

2 蘇曉星;李風華;;負躍層淺海聲場的水平縱向相關特性[A];中國聲學學會2005年青年學術會議[CYCA'05]論文集[C];2005年

3 高大治;趙振東;劉進忠;王好忠;王寧;;AEYFI-05簡正波傳播時延“高頻”起伏的原因?[A];2008年全國聲學學術會議論文集[C];2008年

4 張永昭;;影響多波束測深精度的主要因素分析[A];中國航海學會航標專業(yè)委員會測繪學組學術研討會學術交流論文集[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 金聲 記者　 李麗云;[N];科技日報;2006年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 么彬;多子陣波束域高分辨水聲成像技術研究[D];哈爾濱工程大學;2009年

2 許肖梅;淺海水聲數(shù)據(jù)傳輸技術研究[D];廈門大學;2002年

3 殷冬梅;無線電水聲浮標陣多目標跟蹤定位系統(tǒng)[D];哈爾濱工程大學;2003年

4 楊坤德;水聲信號的匹配場處理技術研究[D];西北工業(yè)大學;2003年

5 陳新華;矢量陣信號處理技術研究[D];哈爾濱工程大學;2004年

6 徐海東;基于聲矢量陣的高分辨方位估計技術研究[D];哈爾濱工程大學;2004年

7 王德俊;矢量聲場與矢量信號處理理論研究[D];哈爾濱工程大學;2004年

8 生雪莉;矢量反轉鏡時空濾波技術及其在水聲中的應用[D];哈爾濱工程大學;2005年

9 時勝國;矢量水聽器及其在平臺上的應用研究[D];哈爾濱工程大學;2007年

10 孫萬卿;淺海水聲定位技術及應用研究[D];中國海洋大學;2007年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孟洪;矢量水聽器及聯(lián)合信號處理研究[D];哈爾濱工程大學;2002年

2 孫巖松;各向異性噪聲場對矢量水聽器檢測性能影響的研究[D];哈爾濱工程大學;2002年

3 黃益旺;基于射線理論的匹配場聲源定位研究[D];哈爾濱工程大學;2002年

4 齊娜;多波束測深儀方案論證及測深側掃成像研究[D];哈爾濱工程大學;2002年

5 王輝;基于聲線理論的水聲信道傳播特性研究[D];西北工業(yè)大學;2003年

6 薛帥兵;淺海水聲信號多途時延估計[D];西北工業(yè)大學;2003年

7 聶良春;多波束相位差法海底TOA估計理論分析及實用性研究[D];哈爾濱工程大學;2003年

8 盛繼業(yè);現(xiàn)代測量定位技術在水下工程中的應用[D];上海海事大學;2003年

9 李鵬;水下機器人導航系統(tǒng)傳感器的仿真[D];哈爾濱工程大學;2004年

10 魏玉闊;嵌入式高精度時統(tǒng)控制與信號處理板設計實現(xiàn)[D];哈爾濱工程大學;2007年

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李華軍，劉新國，黃南發(fā);純方位目標運動分析數(shù)學模型[J];彈道學報;1994年02期

2 蔣新勝,馬光彥,王偉策,王永風;智能雷彈的目標被動探測系統(tǒng)研究[J];解放軍理工大學學報(自然科學版);2001年06期

3 胡青,宮先儀;方位/頻率目標運動分析實驗研究[J];聲學學報(中文版);2005年02期

4 丁士圻,徐新盛,王智元,惠俊英;船載式遠程高精度水聲定位系統(tǒng)[J];海洋工程;1996年04期

5 董志榮;多基陣的目標運動分析:性能分析[J];情報指揮控制系統(tǒng)與仿真技術;2002年03期

6 張安民,楊世興,李志舜;純方位目標運動分析可測性研究[J];聲學技術;2001年04期

7 張玉冊,梁開龍,朱廣成;一種用于短基線水聲定位的改進模型[J];海洋測繪;2002年02期

8 伍鈞,劉成安,任捷;出殼γ射線特征能譜作為彈頭指紋的可行性計算分析[J];計算物理;1997年Z1期

9 胡友峰,孫進才,朱維杰;水下三維被動目標運動分析的相關性數(shù)據(jù)融合方法[J];自然科學進展;2002年03期

10 胡友峰,孫進才;水下無源目標運動分析的修正擴展卡爾曼濾波方法[J];聲學學報(中文版);2002年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曹軼超;方建安;;用傳感器網(wǎng)絡進行目標運動分析的一種方法[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

2 馬國君;聶建英;;基于復合濾波的毫米波被動探測圖像去噪研究[A];2009年先進光學技術及其應用研討會論文集（上冊）[C];2009年

3 李居偉;孫明太;周利輝;;非定向主動聲納浮標目標運動分析仿真研究[A];第13屆中國系統(tǒng)仿真技術及其應用學術年會論文集[C];2011年

4 胡友峰;焦秉立;;水下TMA的數(shù)據(jù)融合方法[A];2004年全國水聲學學術會議論文集[C];2004年

5 陳冬;趙海彬;宋志杰;;聲納方位序列估計目標運動參數(shù)匹配方法研究[A];2004年全國水聲學學術會議論文集[C];2004年

6 衣壟諱;李訓誥;車永剛;;EKF算法在被動目標運動分析中的應用[A];2009年浙蘇黑魯津四省一市聲學學術會議論文集[C];2009年

7 萬瑾;宋志杰;;基于方位和多普勒頻移的目標運動分析改進方法[A];中國聲學學會2006年全國聲學學術會議論文集[C];2006年

8 劉健;劉忠;玄兆林;;純方位目標運動分析的自適應擴展卡爾曼濾波算法[A];2005年全國水聲學學術會議論文集[C];2005年

9 張曉琳;唐文彥;孫和義;;基于干涉信號頻譜分析的水下目標探測[A];中國儀器儀表學會第十二屆青年學術會議論文集[C];2010年

10 王燕;惠俊英;梁國龍;;基于目標方位及時延差的雙基陣目標運動分析[A];2001年全國水聲學學術會議論文集[C];2001年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李杰;[N];中國國防報;2004年

2 ;[N];世界報;2009年

3 林豐;[N];中國有色金屬報;2006年

4 本報專稿 郭宣;[N];世界報;2007年

5 羅永富;[N];中國國防報;2009年

6 本報專稿 郭懿芝;[N];世界報;2011年

7 實習生 姜海;[N];科技日報;2007年

8 本報專稿 林寒;[N];世界報;2008年

9 特約記者 林一平;[N];中國船舶報;2004年

10 馬冬梅;[N];中國國防報;2003年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 林旺生;基于矢量聲場的水下被動探測與定位技術研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

2 聶建英;毫米波被動探測系統(tǒng)反涂層隱身機理研究[D];南京理工大學;2010年

3 李洪瑞;水下目標運動分析關鍵技術研究[D];南京理工大學;2009年

4 張安民;純方位目標運動分析與魚雷智能導引律研究[D];西北工業(yè)大學;2002年

5 胡友峰;非機動水下三維被動目標運動分析研究[D];西北工業(yè)大學;2002年

6 陳川;基于水下小平臺的被動聲探測定位技術研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

7 王燕;非合作目標精確定位技術研究[D];哈爾濱工程大學;2006年

8 時翔;被動毫米波探測及其隱身技術研究[D];南京理工大學;2008年

9 曹軼超;無線電定位算法研究及目標運動分析[D];東華大學;2010年

10 劉林泉;水聲綜合測控系統(tǒng)關鍵技術研究[D];哈爾濱工程大學;2008年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 韋濤;水下弱目標被動探測技術研究[D];南京理工大學;2012年

2 張琪;基于頻譜認知的變頻水下目標探測方法研究[D];華南理工大學;2013年

3 詹艷梅;純方位目標運動分析方法研究[D];西北工業(yè)大學;2001年

4 續(xù)元君;水下目標探測關鍵技術研究[D];大連海事大學;2011年

5 李世軍;對地毫米波探測信息處理研究[D];南京理工大學;2004年

6 孫榮光;基于STI的被動定位方法研究[D];中國海洋大學;2005年

7 林茂;無源聲探測網(wǎng)批處理目標跟蹤算法[D];杭州電子科技大學;2010年

8 趙煒煒;水聲目標三元陣被動測距技術研究[D];上海交通大學;2009年

9 崔思明;矢量浮標陣定位系統(tǒng)綜合顯控平臺設計[D];哈爾濱工程大學;2010年

10 李勁;雙基地無源雷達TMA技術研究[D];電子科技大學;2003年

  本文關鍵詞：淺海水聲定位技術及應用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：242084