甚低頻矢量水聽器潛標探測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、矢量水聽器是由無指向性的聲壓水聽器和具有偶極子指向性的質(zhì)點振速傳感器復(fù)合而成，其矢量通道的指向性與頻率無關(guān)，在低頻和甚低頻聲場參數(shù)獲取、遠距離目標探測與定位中具有廣闊的應(yīng)用前景。矢量水聽器同步、共點測量聲場空間一點處的聲壓和質(zhì)點振速的三個正交分量，相比較聲壓水聽器，增加了信息量，為后續(xù)的信號處理提供了更廣闊的選擇空間。同時也對安裝平臺提出了新的要求，安裝平臺的選擇和設(shè)計是確保矢量水聽器應(yīng)用的基本前提之一，尤其在低頻和甚低頻段。隨著研究的

2、深入，矢量水聽器技術(shù)必將更廣泛的應(yīng)用在水聲領(lǐng)域。
　　 本文在回顧了矢量水聽器的低頻校準技術(shù)、海洋浮標技術(shù)和被動目標方位跟蹤技術(shù)的基礎(chǔ)上，以甚低頻矢量水聽器潛標探測系統(tǒng)為背景，對低頻和甚低頻矢量水聽器校準技術(shù)、低頻和甚低頻聲場矢量觀測系統(tǒng)和單矢量水聽器目標方位跟蹤技術(shù)進行了理論和試驗研究。
　　 首先，論文針對低頻和甚低頻動圈式矢量水聽器校準困難的問題，對水池中低頻和甚低頻矢量水聽器校準技術(shù)進行了研究。借鑒空氣聲學(xué)相關(guān)原

3、理，分析了矩形水池中低頻聲源輻射連續(xù)簡諧波時的聲場。在靠近聲源的位置，聲場中以直達聲為主，并呈球面擴展規(guī)律?；谒芈晥龅倪@一特性，論文中提出了低頻和甚低頻矢量水聽器的水池校準方法。水池中矢量水聽器的校準是在球面波聲場中進行的，為獲得等效平面波聲場中的結(jié)果，需要對測量的原始結(jié)果進行球面修正，文中給出了等效的校準方法。論文介紹了利用該校準方法在水池中對動圈式矢量水聽器進行校準的工作，校準結(jié)果驗證了該方法的可行性。
　　 其次，論文

4、中進行了聲場矢量觀測系統(tǒng)的研究。針對矢量水聽器工作時對安裝平臺姿態(tài)有一定要求的特點，設(shè)計了基于潛標的安裝平臺。潛標體的受力分析和海上試驗結(jié)果都證明了潛標體在水下姿態(tài)平穩(wěn)，滿足矢量水聽器工作要求。設(shè)計了低噪聲數(shù)據(jù)采集單元，使觀測系統(tǒng)能夠正確的采集聲場信息。設(shè)計了自容式存儲單元和無線通訊網(wǎng)絡(luò)，采集的數(shù)據(jù)可以自容式存儲或?qū)崟r上傳至主站。多次海上試驗表明，聲場矢量觀測系統(tǒng)中的潛標在水下姿態(tài)穩(wěn)定，采集單元能夠正確記錄聲場信息。該系統(tǒng)能夠完低頻和甚

5、低頻聲場矢量信息的記錄，是低頻和甚低頻聲場矢量分析、遠距離目標探測與定位技術(shù)研究的重要手段。
　　 再者，針對單矢量水聽器的被動目標方位跟蹤問題，在利用互譜聲強法對目標方位進行預(yù)估計的基礎(chǔ)上，提出了采用概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法對在跟蹤波門內(nèi)的方位值進行關(guān)聯(lián)，更準確的估計目標方位。目標的方位跟蹤屬于非線性跟蹤范疇，方位角隨時間的變化并非線性，論文引入了輸入估計法來估計方位角的加速度值，改進了概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法，對目標的方位角進行跟蹤。針對多