近程被動定位關鍵技術研究.pdf

1、聚焦波束形成是適用于近程噪聲源的被動定位方法，但將其應用于淺海運動目標近程高精度定位還存在諸多亟待解決的問題：如陣元位置誤差引起的陣列流形失配，多普勒效應降低了陣元間信號的相關性，淺海相干多途干擾的影響嚴重等。本論文采用以多子陣構成的組合陣為測量平臺，針對上述問題，重點研究了水聽器陣列位置的近場校正技術、寬帶信號被動多普勒校正和運動參數(shù)估計技術、多途補償和三維定位技術，為實現(xiàn)水下高速運動目標的近程高精度定位奠定基礎。
　　針對水聽

2、器陣列近場強多途環(huán)境下的校正需求，提出兩種適用于多子陣安裝位置誤差的校正方法。首先綜合近場點源球面波模型和泰勒近似原理，構建了近場陣元位置二維誤差模型，進而獲得信號特征向量與陣元位置誤差的線性映射關系，提出一種高精度的基于特征向量的近場多輔助源陣列位置校正方法。其次，根據(jù)非條件最大似然估計理論，構建非線性優(yōu)化問題的目標函數(shù)，基于最大似然估計準則，提出一種輔助校正和自校正均適用的近場陣元位置校正方法。研究了多途對陣元位置校正的影響，將多途

3、干擾視為位置已知的相干源，提出基于特征分解原理的多途補償策略。理論分析及仿真結果證明了兩種校正方法均可適用于強多途環(huán)境，且校正精度高。最后，通過湖上試驗驗證了方法的有效性。
　　針對近場目標高速運動導致各陣元間接收信號多普勒系數(shù)差較大、相關性下降的問題，提出頻域互相關多普勒系數(shù)差估計方法和特征提取多普勒系數(shù)差估計方法，不僅可實現(xiàn)對寬帶信號的多普勒系數(shù)差精確補償，與現(xiàn)有的基于模糊函數(shù)的補償方法相比，運算量大大降低。為進一步提高組合陣

4、的參數(shù)估計能力，推導了多普勒系數(shù)與目標運動參數(shù)的映射關系，運用差分進化優(yōu)化算法進行數(shù)據(jù)融合，最終獲得了基于目標多普勒的運動狀態(tài)被動實時估計方法。數(shù)值仿真分析了算法性能，驗證了本文提出的多普勒補償方法可較好地修正多普勒對聚焦波束形成定位的影響，證明了運動狀態(tài)被動實時估計方法的有效性。
　　針對信道多途使聚焦波束形成空間譜出現(xiàn)假亮點的問題，研究多途模型匹配和虛擬時間反轉鏡的聚焦定位方法，有效抑制多途對聚焦波束形成的影響。此外，為實現(xiàn)利