基于运动小平台的矢量信号处理

论文摘要

在水声信号处理技术中,确定目标到达方向是信号处理的一个关键环节。传统的声压水听器是通过形成大型的水听器阵进行测向,而新型的矢量水听器能同时拾取声压和振速分量,振速是矢量,振速方向就是目标方位,利用单个水听器就可以完成测向功能。另外,仅利用声压信息的水听器阵的常规自导系统,其水听器阵的尺度至少要大于声波的波长方能测定目标方位。小尺度的运动平台由于基阵孔径小,只能工作在高频,高频声波传不远,作用距离短,从而限制了平台的自导作用距离,而矢量水听器不需要很大的基阵即可在低频工作,低频传播损失小,且几乎不受水文条件的影响,因而作用距离远。论文是在运动的小平台背景下,以矢量水听器接收的信号为基础,运用平均声强器及其它方位估计方法进行目标测向。探讨了五种方位估计的方法,同时对这几种方法分别进行了理论分析和计算机仿真实验。每种方法有一定的适用范围,使用时可根据噪声和信号的不同形式选择不同的方位估计方法。同时介绍了矢量水听器的偶极子指向性及各种组合指向性,其中由声压和振速组合形成的单边指向性可以抗各向异性干扰,这也是文章中叙述的自适应噪声抵消器参考信号选取的理论依据。针对运动平台的自噪声,提出了两种基于矢量传感器的自适应噪声抵消的方法,以提高信号检测和方位估计能力。针对所建立的两种自适应信号处理模型,进行了系统的计算机仿真,并对仿真结果进行了分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景和意义
• 1.3 矢量水听器概况及矢量信号处理概念
• 1.3.1 矢量水听器的分类与发展
• 1.3.2 矢量信号处理研究概况
• 1.4 论文研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 第2章 矢量信号处理理论基础
• 2.1 无限均匀介质中的平面波
• 2.2 平面波声场中声压和质点振速的相关性
• 2.2.1 相干源辐射声场声压与振速的相关性
• 2.2.2 各向同性干扰场中声压与振速的相关性
• 2.3 声强
• 2.4 矢量水听器的增益
• 2.5 本章小结
• 第3章 自适应算法研究
• 3.1 维纳滤波器
• 3.1.1 线性最优滤波
• 3.1.2 两个重要特性
• 3.2 自适应滤波器原理
• 3.3 最速下降法
• 3.4 最小均方自适应算法（LMS算法）
• 3.4.1 基本思想
• 3.4.2 制约条件
• 3.5 自适应滤波器的应用
• 3.6 本章小结
• 第4章 单矢量传感器方位估计
• 4.1 矢量传感器指向性
• 4.1.1 偶极子指向性形成
• 4.1.2 单矢量传感器指向性
• 4.2 目标辐射信号和噪声形式
• 4.3 矢量测向方法介绍
• 4.3.1 平均声强器方位估计
• 4.3.2 线谱方位估计
• 4.3.3 空间谱估计
• 4.3.4 直方图方位估计
• 4.3.5 加权直方图方位估计
• 4.4 几种方位估计方法的比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 运动平台自噪声抵消方法研究
• 5.1 自适应噪声抵消理论
• 5.2 参考输入为平台自噪声的自适应抵消方法
• 5.3 参考输入为组合振速的自适应抵消
• 5.3.1 单边指向性抑制相干干扰原理
• 5.3.2 抵消理论
• 5.4 比较研究
• 5.5 其它仿真
• 5.6 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