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声呐自噪声仿真方法及其计算机实现
| 论文题名： | 声呐自噪声仿真方法及其计算机实现 |
| 关键词： | 声呐自噪声;波束形成;频段分布;信号处理 |
| 摘要： | 声呐是舰船上重要的电子设备，它通过处理接收到的目标声信号来实现对目标的探测、定位和识别等。然而声呐会受到其所在环境的各种噪声源的干扰，声呐平台的机械噪声、螺旋桨噪声、声呐部位流噪声等噪声源都会对声呐阵列信号处理产生影响，进而影响声呐的探测距离，也可能会影响声呐对目标的定位和特征的识别。 本文对声呐自噪声主要来源进行了研究。分析了自噪声对线列阵和圆柱阵波束形成性能的影响。一方面，将自噪声建模为由相关部分和非相关部分组成的声呐背景噪声，通过仿真讨论了自噪声的相关部分和非相关部分对声呐波束形成的影响;另一方面，通过改变自噪声的频段分布，分析了对线列阵和圆柱阵波束形成的影响，并与海洋环境噪声对阵列信号处理的影响进行了对比。 由于声呐自噪声与舰船辐射噪声具有相似的噪声源，利用水下目标辐射噪声模型对自噪声信号进行了建模。采用Bartlett功率谱估计方法、随机过程建模和线谱提取等手段，实现了基于统计分析的声呐自噪声信号仿真，能够获得和原信号功率谱性质相似的任意时长信号。自噪声的功率谱由平滑连续谱叠加线谱构成，其中平滑连续谱分量通过AR模型来仿真，噪声线谱分量则是通过时域叠加单频信号的方法生成。并就该方法中的频域分辨率和线谱提取两个问题进行了讨论。 对于声呐部位流噪声，本文只考虑湍流边界层(TBL)压力起伏引起的流噪声，分别采用了Corcos模型和Carpenter模型来对TBL压力起伏的波束-频率谱进行建模，用Lindermann O A推导的传递函数来近似护套或者声呐罩的传递函数，并用数值积分的方法求得流噪声的功率谱，然后利用得到的功率谱来仿真流噪声的时域信号。 最后，把近场舰船简化若干点源，并考虑海底、海面对它们的一次反射作用、流噪声的影响，以及声呐阵元间的信号时延和相关性，分别对平台内圆柱阵声呐自噪声和平台外拖曳线列阵声呐自噪声进行了阵元级信号仿真。 |
| 作者： | 王旭 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 导师： | 方世良 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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