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基于宽孔径声阵的被动测向方法研究
| 论文题名： | 基于宽孔径声阵的被动测向方法研究 |
| 关键词： | 潜艇;宽孔径声阵;波束形成;零陷预成波束;互相关时延估计 |
| 摘要： | 随着水下联合作战体系装备的发展，潜艇成为其重要的组成部分。宽孔径声阵作为潜用声呐系统主要声阵之一，发挥着不可替代的作用，因此基于宽孔径声阵被动测向方法研究势必成为水声信号阵列处理的重要研究方向之一。随着世界各国大力发展减振降噪技术，不仅使声呐平台的自噪声级逐年下降，同时降低了潜艇自身的辐射噪声级。因此基于宽孔径声阵的被动测向能力也随之下降。为了提升声呐系统的被动测向能力，需对现有的被动测向方法进行优化改进，首先可提升对空间和时间增益的获取，改善阵元信号的信噪比;其次是通过加强对固定方位强干扰的抵消抑制，提升对弱目标的检测能力;最后加强对敌脉冲信号的获取解析，提升脉冲侦察能力。最终通过综合以上多种处理方法改进后的融合处理可提升基于宽孔径声阵的被动测向能力。 本文主要研究内容包括: 1、概述了被动声呐发展历程，建立了宽孔径声阵和声波传播模型，研究了方位估计原理及物理基础。对接收到的阵元信号进行了常规预成波束、互相关时延差值估计、后置积分等处理，获取了空间增益和时间增益，提升了阵元信号的信噪比，实现了目标方位估计。 2、在被动声呐方位估计过程中，平台自身的螺旋桨和机械转动噪声会在检测扇面内产生固定方位的干扰目标，势必影响声呐对远距离的弱目标检测，导致声呐方位估计精度急剧下降或者丧失方位估计能力。本文通过采用Bartlett波束零陷算法对强干扰方位波束响应进行凹陷处理使得干扰响应降低，进而提升声呐对弱目标的检测能力。 3、通常不仅可通过宽孔径声阵接收到的噪声信号，实现对敌目标的方位估计，还可以通过接收到的脉冲信号完成对敌目标的方位估计。本文通过采用精准脉冲前沿检测技术和常规波束形成技术提升脉冲侦查模块的方位估计精度和检测能力。 4、通过仿真实现了常规预成波束、零陷预成波束、互相关时延估计、后置积分、线谱增强、脉冲前沿检测等信号处理方法，结合指向性函数、波束宽度、方位估计结果对改进后被动测向方法进行了验证，通过海试数据处理对改进后脉冲前沿检测技术的处理效果和可行性进行了验证，为后续算法工程化应用打下坚实的基础。 |
| 作者： | 李世龙 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 梅继丹;张建伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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