水下运动目标宽带辐射噪声测量分析技术

论文摘要

随着潜艇减振降噪技术的不断提高,常规的测量方法已经不能满足辐射噪声测量的要求,在浅海条件下,发展利用垂直阵结合宽带信号恒定束宽波束形成算法对辐射噪声进行测量分析的技术显得非常重要。论文对两种恒定束宽波束形成算法展开了研究。第一种是垂直嵌套阵恒定束宽算法,根据浅海条件下潜艇辐射噪声测量的实际情况设计了垂直嵌套阵辐射噪声测量系统,并讨论了辐射噪声测量中各种误差对测量效果造成的影响。在处理很低频率的信号时,嵌套阵的阵孔径会非常大,而大孔径的阵列不适合在浅海条件下使用。针对较低频率信号提出了线列阵Notch滤波器恒定束宽处理方法,这种方法主要是利用Notch滤波器参数估计原理和信号离线重构原理将低频信号调整重构为高频信号,再对重构后的高频信号进行常规波束形成,实现恒定束宽。最后,基于上述两种恒定束宽算法开展水池实验研究,并对水池实验结果进行了分析。实验结果表明,两种恒定束宽波束形成算法都具有比较好的恒定束宽效果,基本验证了理论分析结果的正确性,可以应用于水下目标辐射噪声测量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景及意义
• 1.2 国内外潜艇辐射噪声测量方法与现状
• 1.3 宽带恒定束宽信号处理算法的发展现状
• 1.4 论文主要研究方法与研究内容
• 第2章 基于垂直嵌套阵的恒定束宽波束形成算法研究
• 2.1 波束形成基本原理
• 2.2 嵌套阵恒定束宽波束形成原理
• 2.3 恒定束宽嵌套阵辐射噪声测量系统设计
• 2.3.1 主瓣宽度确定
• 2.3.2 阵型及滤波器参数选择
• 2.3.3 仿真计算
• 2.4 误差分析
• 2.4.1 目标航行深度对测量结果影响
• 2.4.2 目标通过距离对测量结果影响
• 2.4.3 垂直线阵倾斜对测量结果影响
• 2.5 本章小结
• 第3章 均匀线阵恒定束宽波束形成算法研究
• 3.1 自适应Notch滤波器
• 3.1.1 Notch滤波器原理
• 3.1.2 瞬时相位、幅度估计及离线重构
• 3.1.3 仿真计算
• 3.2 基于Notch滤波器的窄带波束形成
• 3.3 基于Notch滤波器的恒定束宽波束形成
• 3.3.1 基于Notch滤波器的恒定束宽波束形成原理
• 3.3.2 仿真计算与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 实验数据处理及分析
• 4.1 实验概况
• 4.1.1 单声源实验
• 4.1.2 双声源实验
• 4.1.3 实验数据预处理
• 4.3 单声源实验分析
• 4.3.1 旁瓣抑制效果试验分析
• 4.3.2 主波束对称性实验分析
• 4.3.3 低信噪比实验分析
• 4.3.4 嵌套阵非正横方向波束形成实验分析
• 4.4 双声源实验分析
• 4.7 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