论文题目: 光纤水听器长线阵应用的水声物理问题
论文类型: 博士论文
论文专业: 光学工程
作者: 宋俊
导师: 胡永明,李风华
关键词: 光纤水听器,长线阵,水平纵向相干,阵增益,内波
文献来源: 国防科学技术大学
发表年度: 2005
论文摘要: 光纤水听器自身的特点决定了它适于大规模成阵,而采用大孔径阵列可以提高声纳性能,增加目标探测距离。随着阵列尺寸的增大,就必须考虑海洋声场的空间相干性下降对阵列性能的影响。本文紧紧围绕和光纤水听器长线阵的应用密切相关的水声物理问题展开研究。系统阐述了光纤水听器多路复用的主要技术方案,研究了浅海多途传播环境中的声场水平纵向相干规律,水平长线阵在浅海中的性能,以及孤子内波对水平纵向相干和常规波束形成结果的影响,并且提出了一种基于模式子空间的提高长线阵增益的匹配波束形成方法。1.对浅海声场的水平纵向相干特性的研究表明:当频率较高时水平纵向相关系数随纵向间距呈下降趋势;频率较低时,水平纵向相关曲线随纵向间距出现起伏,起伏的周期和简正波的水平波数有关,起伏的幅度和各号简正波的相对强度有关,在一定的频率范围内水平纵向相关曲线有近似相等的振荡结构。2.在浅海多途环境中,当有效简正波号数大于1号时,常规波束形成的指向性相当于多个方向的平面波信号的指向性的相干叠加,因此,当阵列较长时会出现多个峰值的现象。3.理论分析表明,浅海多途环境中,当简正波号数大于1号时,阵增益下降存在极限,这对长线阵的应用是有利的。4.本文提出了一种基于模式子空间投影的匹配测向新方法,该方法能够有效的提高阵增益,与传统匹配测向方法相比,只需要进行一维搜索,大大的节省了计算时间。此外,该方法对海底参数的失配不敏感。5.通过数值仿真可知,孤子内波会引起水平纵向相关系数以及常规波束形成的阵增益随时间出现起伏。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 引言
§1.1 研究背景及意义
§1.2 研究的概况
§1.3 本文的主要内容
第二章 光纤水听器长线阵的实现
§2.1 长线阵的基本理论
§2.2 传统压电水听器
§2.3 光纤水听器及其长线阵的实现
§2.4 光纤水听器长线阵应用的水声物理问题
第三章 浅海声场水平纵向相干特性研究
§3.1 浅海声场水平纵向相干理论
§3.2 频率较高时水平纵向相关和海底物理参数的关系
§3.3 频率较低时水平纵向相关振荡的现象
§3.4 小结
第四章 光纤水听器长线阵在浅海信道中的性能研究
§4.1 信号模型
§4.2 常规波束形成的基本理论
§4.3 浅海信道中的水平阵性能
§4.4 小结
第五章 光纤水听器长线阵匹配测向研究
§5.1 传统匹配场测向方法
§5.2 基于简正波模式子空间的匹配测向方法
§5.3 小结
第六章 孤子内波对水平纵向相关及长线阵性能的影响
§6.1 孤子内波的建模
§6.2 水平变化浅海中的声场模型简介
§6.3 孤子内波对声场水平纵向相关的影响
§6.4 孤子内波对长线阵常规波束形成的影响
§6.5 小结
第七章 光纤水听器长线阵水声物理问题研究的实验验证
§7.1 实验简介
§7.2 实验数据预处理
§7.3 声场水平纵向相干特性的实验研究
§7.4 光纤水听器长线阵指向性研究的实验验证
§7.5 光纤水听器长线阵匹配测向算法的实验验证
§7.6 本章小结
第八章 结论和进一步的工作
参考文献表
致谢
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发布时间: 2008-05-12
参考文献
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