空—水联合探测直升机目标的方法研究

论文摘要

随着现代反潜直升机的快速发展,水下潜艇的生存面临越来越大的挑战。为了提高潜艇对抗反潜直升机的能力,需要尽快解决水下对空探测的技术问题。本文主要对空-水联合探测直升机的方法和应用相关检测的理论提高时延估计的精度进行了研究。论文介绍了空气中点声源信号入水声场模型,根据射线理论在四种到达水下水听器的主要途径中选取直接折射波与空气中声音信号进行联合探测。详细介绍了传感器阵列的定位原理,在此基础上提出了空-水联合探测直升机目标的方法,可以解决传感器阵列对声源距离不能精确定位的缺点,同时提出了应用相关检测方法对水下微弱信号进行增强以提高时延计算的精度的方法。最后,通过两次实验验证了相关检测理论确实提高了时延估计的精度,并对脉冲声源进行了初步的定位。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 声测定位技术的发展
• 1.1.1 发展概况
• 1.1.2 声探测技术的应用
• 1.1.3 声探测的关键技术
• 1.2 空气中点声源水下声场研究
• 1.3 水上水下联合探测技术
• 1.4 本文研究的主要内容
• 本章小结
• 第二章 空气中点声源水下声场分析
• 2.1 平面波从空气中透射到水中
• 2.2 空气中点声源球面波从空气中透射到水中
• 2.3 空气中点声源水下声场分析
• 2.3.1 外部环境因素
• 2.3.2 反射信号
• 2.3.3 侧面波
• 2.3.4 海面散射
• 2.4 直接折射波作为探测海面上目标的路径
• 本章小结
• 第三章 空气声水声联合探测方法
• 3.1 阵列定位原理
• 3.1.1 二元线阵
• 3.1.2 三元线阵
• 3.1.3 四元阵
• 3.1.3.1 背景介绍
• 3.1.3.2 平面四元基阵的定位模型推导
• 3.1.3.3 空间四元阵定位公式推导
• 3.1.4 实验验证四元阵定位
• 3.1.5 定位精度
• 3.2 空－水联合定位原理
• 3.2.1 背景介绍
• 3.2.2 空－水联合探测的方法
• 3.2.3 误差分析
• 本章小结
• 第四章 精确时延估计方法
• 4.1 时延估计算法
• 4.1.1 信号的相关性
• 4.1.2 广义互相关时延估计算法
• 4.2 谱细化方法MCZT（Modified Chirp Z Transform）
• 4.2.1 算法原理
• 4.2.2 实现步骤
• 4.3 相关峰精确插值FICP算法
• 4.3.1 FICP 算法原理
• 4.3.2 FICP 快速算法解析
• 4.3.3 计算精度分析
• 4.3.3.1 频谱细化对提高时延估计精度的作用
• 4.3.3.2 FICP与三次样条插值对比
• 4.4 应用相关检测理论的微弱信号时延估计算法
• 4.4.1 微弱信号检测理论
• 4.4.2 相关检测理论的背景
• 4.4.3 相关检测方法对微弱信号的恢复与加强
• 4.4.4 相关检测方法的应用及仿真结果
• 本章小结
• 第五章 实验与结论
• 5.1 实验概述
• 5.1.1 青岛海上实验
• 5.1.2 数据分析
• 5.1.3 实验结论及建议
• 5.2 消声水池实验
• 5.2.1 实验简介
• 5.2.2 实验数据分析
• 5.2.3 实验结论及建议
• 本章小节
• 论文结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果
• 致谢