论文题目: 长基线水声跟踪系统抗多途及抗距离模糊研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 水声工程
作者: 陈晓忠
导师: 惠俊英
关键词: 水声跟踪定位,鱼雷靶场,同步定位,异步定位,多途模糊,距离模糊
文献来源: 哈尔滨工程大学
发表年度: 2005
论文摘要: 靶场鱼雷跟踪系统是水声定位系统的一个特殊类群，迄今我国海军靶场已发展了四代轻便型主动式鱼雷跟踪系统。本论文以第四代GRAT系统为工程背景，重点研究长基线水声跟踪系统抗多途及抗距离模糊问题。 GRAT是一个同步与异步工作方式兼容的水声跟踪定位系统，主要任务是精确跟踪定位多个水下运动目标或固定目标。定位原理是通过测量双脉冲信号中的测距脉冲从目标声源传播到各个接收浮标阵元的时延或时延差，采用球面交汇或双曲面交汇来确定目标在发射信号时刻的水平位置，目标深度则通过双脉冲深度遥测解码获得。为抗各接收通道间的邻道窜漏，采用了瞬时频率方差检测器。因此，时延和频率估计是定位解算及信号检测所需的重要参数。 界面反射对定位算法产生的影响，表现为相干多途信道对时延、频率、相位和幅度等信号参数的影响，本论文对此作了理论和仿真分析。为了尽可能避免这些影响，实际的系统大多采用1～2ms的窄脉冲信号。GRAT专家系统必需具备抗多途模糊的能力，即在接收的一组复杂脉冲串中，挑选出一对有效的测距脉冲及测深脉冲。针对9种典型的脉冲序列结构，建立了品质因素判据，并将其用于阵元的选择。 高轨迹采样率时有距离模糊。距离模糊对跟踪定位的影响，表现为空间位置上出现了多解现象。一般可以通过改造声信标或改造接收机加以解决，例如，浮标采用可测向的接收传感器，利用方位信息，消除定位模糊。均以增加硬件开销为代价。本论文研究的软件抗距离模糊方法，无需对靶场现有的双脉冲信标进行改造，有明显的经济效益。GRAT的关键技术及主要特色之一，是采取了“举手表决法”和“初值装订法”的抗距离模糊措施，本论文分析并讨论了有关原理及性能。仿真及湖试和海试结果，均验证了两种方法的可行性和可靠性。此外，“多卜勒法”抗距离模糊在理论上是可行的，有潜在的应用价值。这种方法利用了高速运动目标的多普勒信息，本论文对此作
论文目录:
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 水声定位系统的常规类型
1.2.1 海底长基线水声定位系统
1.2.2 船载短基线和超短基线水声定位系统
1.2.2.1 短基线系统
1.2.2.2 超短基线系统
1.2.2.3 综合定位导航技术
1.3 主动式鱼雷跟踪技术在靶场中的应用
1.3.1 国外鱼雷跟踪技术概况
1.3.2 国产轻便型鱼雷跟踪系统的四代产品
1.3.2.1 第一代产品—PATS系统
1.3.2.2 第二代产品—BATS系统
1.3.2.3 第三代产品—MATS系统
1.3.2.4 第四代产品—GRAT系统
1.3.2.5 第五代产品—被动跟踪系统
1.4 多途模糊与距离模糊问题
1.4.1 多途模糊
1.4.2 距离模糊
1.5 论文选题的背景、意义及研究工作
第2章 第四代跟踪系统的关键技术与相关研究
2.1 英国SMARTTRAK总体
2.1.1 系统的技术规格
2.1.2 浮标单元设计
2.1.3 定位原理
2.2 我国GRAT的关键技术
2.2.1 水声信号处理
2.2.2 抗距离模糊技术
2.2.3 抗多途模糊技术
2.3 抗距离模糊的相关研究
2.3.1 帧同步码加游标码抗模糊
2.3.2 舍脉冲法抗模糊
2.3.3 多重脉冲周期率抗模糊
2.3.4 脉冲调频抗模糊
2.4 本章小结
第3章 GRAT抗多途模糊研究
3.1 相干多途信道
3.2 界面反射对脉冲信号参数估计的影响
3.2.1 界面反射对脉冲信号载频估计的影响
3.2.2 界面反射对脉冲信号时延的影响
3.2.3 界面反射对参数影响的仿真
3.2.3.1 信道条件
3.2.3.2 界面反射对频率估计的影响
3.2.3.3 界面反射对时延估计的影响
3.3 脉冲序列结构及其有效脉冲选择
3.3.1 脉冲序列结构
3.3.2 有效脉冲的选择
3.4 本章小结
第4章 GRAT抗距离模糊研究
4.1 同步及异步定位原理
4.1.1 同步时延定位
4.1.2 异步时延差定位
4.1.3 阵元的选择
4.2 “举手表决法”抗距离模糊
4.2.1 同步定位的抗距离模糊
4.2.2 异步定位的抗距离模糊
4.2.3 深度信息的利用
4.3 “初值装订法”抗距离模糊
4.3.1 同步定位的抗距离模糊
4.3.1.1 确定传播周期数
4.3.1.2 参考位置的误差范围
4.3.2 异步定位的抗距离模糊
4.3.2.1 异步时钟差对定位解算的影响
4.3.2.2 无模糊定位模型
4.3.2.3 参考点误差范围
4.4 “多卜勒法”抗距离模糊
4.4.1 距离模糊转化为象限模糊
4.4.2 微分法抗距离模糊
4.5 本章小结
第5章 跟踪仿真与湖海试验
5.1 跟踪仿真
5.1.1 “举手表决法”跟踪仿真
5.1.1.1 仿真预处理
5.1.1.2 数据处理
5.1.1.3 有效阵元的利用
5.1.1.4 仿真结果
5.1.2 “初值装订法”跟踪仿真
5.1.3 “微分法”跟踪仿真
5.2 湖上试验
5.3 海上试验
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
个人简历
发布时间: 2006-10-13
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