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基于广义逆波束形成的噪声源定位识别方法研究
| 论文题名： | 基于广义逆波束形成的噪声源定位识别方法研究 |
| 关键词： | 水下航行器;噪声源定位;声源识别;波束形成 |
| 摘要： | 在水下航行器减振降噪工程中，如何准确地在机械噪声系统中识别出主要噪声源，并在频率和空间域上查明航行器各主要噪声源的空间分布和频域特征，定量识别各主要噪声源对航行器辐射噪声的影响，从而采取有效的减振降噪措施，成为安静型水下航行器研制的关键技术。而随着减振降噪技术的发展，噪声源有可能位于基阵近场范围，因此，开展近场噪声源定位识别方法研究非常重要。波束形成技术有效弥补了声强和声全息技术的不足，具有测量速度快、中高频分辨率高、信息处理灵活、工程实用性强等优点，是船舶领域不可缺少的声源识别技术。 本文从近场信号测量模型展开，阐述基于声矢量面阵的近场聚焦波束形成原理，仿真对比近场常规聚焦波束形成和ac-MVDR聚焦波束形成噪声源定位识别效果，结果表明近场ac-MVDR聚焦波束形成方法相较于常规聚焦波束形成空间分辨率高、抗空间混叠能力强。 针对传统聚焦波束形成低频段定位识别效果差，对相干声源、复杂类型声源空间分辨率低、甚至失效的问题。本文开展基于声场逆问题理论的广义逆波束形成方法研究，重点研究声矢量阵联合处理的基于函数波束形成正则化矩阵的迭代广义逆波束形成（FBRM-IGIB）方法，解决传统逆波束形成算法的不适定性。理论推导和仿真分析表明该方法可实现对多类型声源位置和强度的估计而无需考虑其相干性，有效解决传统方法空间分辨率不足对相干声源处理能力不足的问题。对可能影响该方法定位性能和空间分辨率的参数进行分析讨论，仿真结果表明FBRM-IGIB方法相较于ac-MVDR、GIB、FGIB方法可实现低、中、高频段准确定位，提高了空间分辨率，改善了定位性能。并结合基于波束形成正则化矩阵的阵列扩展预处理技术来扩大阵列孔径，提高有效动态显示范围，改善小孔径下噪声源的定位识别效果。 本文最后开展空气双声源定位识别试验和水下舱段模型结构噪声源定位识别试验，验证本文改进的FBRM-IGIB方法的适用性和基于波束形成正则化矩阵的阵列扩展预处理技术的有效性。试验所得结果与理论分析一致，为近场噪声源定位识别的工程应用提供指导意义。 |
| 作者： | 田德艳 |
| 专业： | 水声工程 |
| 导师： | 时胜国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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