| 题名 | 阵元位置不确实条件下阵处理技术研究 |
| 作者 | 张扬帆 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-06-08 |
| 授予单位 | 中国科学院声学研究所 |
| 授予地点 | 声学研究所 |
| 关键词 | 拖曳线列阵 阵列信号处理 阵形畸变 阵形估计 稳健性 |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 拖曳线列阵具有测量孔径大、远离噪声平台、探测盲区小的特点，在水声工程领域得到了广泛应用。为了提高探测性能，拖曳线列阵向更细更长发展，这个趋势加剧了拖曳线列阵面临的一个主要问题：阵列容易受舰船非平稳运动、海流和水流动力等因素影响，阵形偏离理想直线形状。阵元位置不确实性已经成为限制拖曳阵声纳性能进一步提高的重要因素。 本文以低频拖曳线列阵为研究对象，以降低阵元位置不确实性对拖曳阵的不良影响，提高阵列信号处理性能为研究目的，主要从三个方面展开研究：阵元位置不确实性对阵处理技术的性能影响分析；阵形估计和校准技术；稳健的阵处理方法。研究内容主要包括以下几点： z 分析了影响拖曳阵阵形的主要因素，对现有的阵形畸变仿真模型进行了分类总结；提出了一种新的衡量阵形畸变的表征参数，能够全面衡量柔性阵阵形变化带来的空间和时间上的影响，并用仿真模型检验了其有效性；结合Paidoussis 物理模型和CRB，定量分析了阵元位置误差对阵处理性能的影响，比较了几种常用阵处理算法随阵元位置误差的性能变化； z 讨论了基于辅助传感器的阵形拟合方法，包括多项式拟合方法、样条插值方法和基于水流动力的Kalman 滤波方法，分析了拟合误差和对辅助传感器测量值扰动的稳健性；提出了一种对测量值扰动具有较好稳健性的自适应Kalman滤波阵形估计方法，并用仿真数据和海试数据进行了验证； z 讨论了基于已知声源的阵形估计方法，重点研究了对先验知识具有一定宽容性的规整化反演方法，将该方法应用于主动声纳直达波数据，并用海试数据进行了验证，分析了误差原因； z 讨论了基于未知声源的阵形估计方法，包括波束能量锐化方法、子空间谱函数拟合方法和子阵分解方法；提出了一种结合辅助传感器的动态子阵分解方法，用本舰自噪声作为子阵分解的参考源估计拖船转弯过程中的阵形，可以获得粗略的阵形估计值，并用海试数据加以验证； z 研究了对阵形畸变不敏感的算法，着重分析了傅立叶积分（Fourier Integral Method, FIM）算法在阵形畸变下的性能变化，并用仿真数据和海试数据分析和验证了该方法在阵元位置不确实条件下的稳健性； z 研究了三种典型的联合估计方法：迭代最大似然估计算法（Iterative Maximum Likelihood, IML）、基于二阶锥规划的稳健加权子空间拟合算法（R-MAPprox）、多级迭代阵形自校准方法，比较了它们的优缺点，提出了改进的可行性方法。 z 分析了影响多线阵处理技术的阵形参数，详细讨论了阵间距和阵夹角参数的不确定性对双阵左右舷分辨性能的影响；提出了一种基于短基阵的高频声波多线阵阵形测量装置的设计构想；提出了用双阵几何相减波束形成算法直接由水听器数据估计阵形参数的方法。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-05-07 |
| 页码 | 116 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://159.226.59.140/handle/311008/90]  |
| 专题 | 声学研究所_声学所博硕士学位论文_1981-2009博硕士学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张扬帆. 阵元位置不确实条件下阵处理技术研究[D]. 声学研究所. 中国科学院声学研究所. 2006. |
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