噪声目标被动定位方法研究

论文摘要

被动声呐是利用换能器基阵接收的目标辐射噪声或信号来估计目标距离和方位,其优点是声呐本身不发射声波,利用目标本身辐射的噪声或信号来探测目标的距离和方位。三元阵被动定位是其常用的方法,其中,关键技术是高精度的时延测量。本论文主要研究距离范围在1km以内的水中噪声目标的被动定位问题。介绍了三元阵被动定位的原理,推导了被动测距和测向的精确公式和近似公式,给出了两种公式的适用范围,对几种影响测距和测向精度的误差进行了分析和计算,如随机误差、阵元安装误差和舰船摇摆误差等。介绍了时延估计的原理,并对两路信号互相关的方法来测量信号的时延。讨论了时延波束形成和滑动窗相关在相关峰检测中的作用。为了得到精确的时延估计,把目标辐射的宽带噪声分成4个较窄的频段,通过四点内插和频段综合的方法提高了时延测量的精度。最后利用了基于自适应噪声抵消的参数估计器对测量值进行后置滤波。本论文在matlab的环境下对所提出的被动定位方法进行仿真分析,给出了各个环节的仿真结果,最后,利用仿真方案对实测的航船辐射噪声数据进行分析。通过仿真和实测数据的分析结果,证明了该方法具有良好的测距和测向效果,验证了本论文所研究的被动定位方法的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 立题背景和意义
• 1.2 被动声呐的发展状况
• 1.3 论文研究的主要内容
• 第2章 噪声目标被动定位原理及误差分析
• 2.1 三元阵定位数学模型
• 2.2 三元阵定位误差分析
• 2.2.1 公式近似误差分析
• 2.2.2 随机误差分析
• 2.2.3 阵元安装误差分析
• 2.2.4 摇摆误差分析
• 2.3 时延估计原理
• 2.4 本章小结
• 第3章 噪声目标被动定位技术仿真分析
• 3.1 被动定位仿真系统方案
• 3.2 波束形成
• 3.2.1 波束形成原理
• 3.2.2 波束形成仿真分析
• 3.2.3 广义互相关测时延性能分析
• 3.3 信号的分频段处理
• 3.4 时延精测
• 3.4.1 四点内插法原理
• 3.4.2 四点内插法的时延估计精度
• 3.4.3 滑动窗相关
• 3.4.4 最大后验概率估计
• 3.4.5 距离的加权综合
• 3.4.6 综合后时延估计精度分析
• 3.5 目标测距测向结果分析
• 3.5.1 定目标测距测向精度分析
• 3.5.2 运动目标轨迹跟踪
• 3.6 后置滤波
• 3.6.1 α-β滤波器
• 3.6.2 自适应噪声抵消器
• 3.6.3 后置滤波仿真分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 实测噪声目标被动定位分析
• 4.1 实测数据分析
• 4.2 数据处理流程
• 4.3 数据分析结果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢