基于矢量水聽器陣的匹配場聲源定位研究.pdf

1、匹配場處理（Matched-Field Processing，MFP）技術(shù)是近年來國內(nèi)外水聲領(lǐng)域十分關(guān)注的一項水聲陣列信號處理技術(shù)，是聲場建模理論與陣列信號處理技術(shù)相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域，在目標(biāo)檢測、被動定位、海洋聲學(xué)參數(shù)反演等方面的應(yīng)用得到了廣泛的關(guān)注。矢量水聽器作為20世紀(jì)晚期出現(xiàn)的一種新型水下聲傳感器，可以同步共點地獲取聲場的標(biāo)量和矢量信息，增加了探測信息的種類和數(shù)量，改善了水聲系統(tǒng)的性能。同時它又具有良好的低頻指向性、抑制各項同性

2、噪聲、抗左右舷模糊等諸多優(yōu)點，為解決水聲工程中的許多問題提供了新的思路和方法。
　　本文針對矢量聲場的匹配場聲源定位展開研究，分析了基于聲壓量和聲壓振速組合量的多種寬帶匹配場處理器的定位性能，并對不同匹配量下的寬帶相干、非相干處理線性匹配場處理器和自適應(yīng)匹配場處理器的性能進(jìn)行對比研究。本文主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下：
　　1、闡述了經(jīng)典水聲傳播模型的理論方法，比較了聲場計算模型的性能特點；針對淺海、低頻、遠(yuǎn)場聲探測問題，選定簡

3、正波模型進(jìn)行聲場計算；深入探討了簡正波模型在矢量聲場的計算問題，推導(dǎo)了海洋矢量聲場中的簡正波計算表達(dá)式，為基于矢量陣的匹配場聲源定位研究打下理論基礎(chǔ)。
　　2、比較了聲壓場下各種匹配場處理器的性能；將質(zhì)點振速引入線性匹配場處理器和自適應(yīng)最小方差匹配場處理器，建立了矢量匹配場處理器；并將其拓展到寬帶信號處理上，建立了寬帶相干和非相干的矢量匹配場處理器。相對于聲壓場匹配場處理器，矢量匹配場處理器能夠更好的抑制旁瓣干擾，提高目標(biāo)定位準(zhǔn)確

4、概率。
　　3、研究了信噪比對矢量匹配場處理器定位性能的影響，結(jié)果表明：寬帶相干處理的定位性能優(yōu)于寬帶非相干處理，能夠更好的抑制旁瓣干擾；采用聲壓與水平振速組合量作為匹配量時，匹配器具有更優(yōu)的定位性能，能夠更好的抑制背景噪聲。研究了陣元個數(shù)對匹配場處理器定位性能的影響，結(jié)果表明在相同陣元個數(shù)條件下，矢量陣能夠獲得更好的定位性能。
　　4、環(huán)境失配會對匹配場定位精度產(chǎn)生重要影響，仿真分析了聲速剖面失配和海底參數(shù)失配兩種失配條件