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《哈尔滨工程大学》 2011年
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直线阵潜艇噪声源高分辨定位识别方法研究

陈欢  
【摘要】:潜艇的声隐身性能是衡量潜艇的安全性和作战性能的重要指标。辐射噪声是各种无源声呐和声学武器探测潜艇的主要目标信息,是破坏其声隐身性能的主要因素,自噪声则直接影响本艇声呐站的工作性能,因此降低潜艇水下噪声具有重要意义。为了有针对性地开展噪声控制,同时为潜艇声学设计中的噪声指标提供实际依据,开展噪声源识别分离技术研究,查找系统中的主要噪声源及确定各类噪声源的贡献具有重要意义。随着减振降噪技术的发展,以往的噪声源定位识别方法和分析手段已无法有效获得噪声源信息,因此研究适用于潜艇大尺寸、复杂系统,同时便于工程实施的噪声源近场定位识别方法,成为潜艇噪声控制和减振降噪技术的关键。 本文首先阐述了近场声聚焦技术在噪声源定位识别方面的优势,在回顾近场声聚焦技术理论发展及其工程应用研究的基础上,以线列阵近场声聚焦技术在潜艇噪声源定位识别上的应用为研究背景,对测量面为平面和柱面的噪声源近场高分辨定位识别方法、及能抑制基阵灵敏度误差和相位误差的稳健噪声源近场定位识别方法等方面进行了系统、全面的理论和试验研究。 本文首先以基阵近场理论为基础,从理论上阐述了近场声聚焦的基本原理,并给出均匀线列阵聚焦空间分辨率的计算公式,分析测量距离和基阵孔径等参数对聚焦空间分辨率的影响,并针对近场聚焦的空间混叠问题提出了定位模糊判决方法,可以用于指导基阵的阵形设计。 本文针对常规近场聚焦波束形成和MVDR近场聚焦波束形成等定位识别方法的不足,重点研究了基于幅度相位联合补偿的MVDR、MUSIC近场聚焦波束形成方法。该方法可以实现噪声源相对强度估计,且在一定条件下可以有效降低信号频段和测量距离对算法性能的限制,提高基阵在低频段的聚焦空间分辨率,在高频段具有更强抑制空间混叠能力,具有更低的旁瓣级,及更强的抗干扰能力,更小的声源强度估计误差,更高的定位精度。针对极值搜索类算法不适用于相干源近场定位识别问题,提出了基于最大似然估计相干源近场高分辨定位识别方法,并利用遗传算法寻求最大似然估计全局最优解。该方法具有较高定位精度,且仅利用小孔径基阵就可实现相干源近场高分辨定位,同时不受阵列几何结构的限制。针对近场声聚焦技术难以实现端射方向噪声源定位识别问题,提出了基于虚拟旋转变换技术的端射方向噪声源近场定位识别方法,分析虚拟阵列孔径、测量距离、信噪比、观测区间等参数对算法性能的影响,并给出该方法的具体应用条件。 本文针对潜艇辐射噪声的宽带连续谱成份,研究了基于子带分解和聚焦变换技术的宽带噪声源近场高分辨定位识别方法。该方法将子带分解和聚焦变换技术,与幅度相位联合补偿的极值搜索类算法有效结合,从而可实现宽带非相干源和相干源的相对强度估计和声源空间位置估计,并对上述方法的空间谱特性、定位性能和聚焦空间分辨率进行了对比分析。 本文研究了适用于潜艇模型的测量面为柱面的噪声源近场高分辨定位识别方法,并对算法的性能进行详细分析。为解决线列阵近场定位中的左右舷模糊问题,提出矢量声压组合基阵的柱面近场高分辨定位识别方法,该方法通过在声压基阵中配置单只矢量水听器,将矢量水听器与柱面高分辨近场定位识别方法的优势成功结合,在实现水下噪声源近场高分辨定位识别的同时,利用矢量水听器单边指向性,去除近场定位中的左右舷模糊,同时对算法的舷侧模糊压制能力、声源相对强度估计误差等性能进行对比分析。 本文研究了阵列流形失配下的稳健噪声源近场定位识别方法,该方法可以准确获得所需要的对角加载值,抑制阵列流形失配对基于幅度补偿的MVDR近场聚焦波束形成性能的影响,提高定位识别方法的稳健性,对算法的性能进行了详细的对比分析。提出了基于单辅助矢量水听器的基阵误差校正方法,利用精确校正的单只矢量水听器作为辅助基阵,可以在远场或近场对声源空间位置和基阵误差进行无模糊联合估计,只需要参数的一维搜索,运算量小不存在参数联合估计的局部收敛问题,分析了信噪比、声源空间位置等参数对校正结果的影响。 本文开展了消声水池试验和实艇海试测量试验,验证了本文算法的有效性,理论分析结果和试验数据处理结果基本一致,为噪声源近场高分辨定位识别方法下一步的实际工程应用提供了试验基础。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB535;U674.76

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 付学瑞;基于高阶累积量的半圆阵声聚焦技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
2 安丽娜;基于被动时反技术的噪声源近场定位方法研究[D];哈尔滨工程大学;2013年
【参考文献】
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1 时洁;杨德森;刘伯胜;;基于虚拟时间反转镜的噪声源近场定位方法研究[J];兵工学报;2008年10期
2 赵辉;王昌明;焦君圣;何云峰;;基于舷侧阵的MVDR波束形成算法研究[J];船舶工程;2006年06期
3 王玲玲;方大纲;;运用遗传算法结合FFT进行多单元失效阵列校准[J];电波科学学报;2005年05期
4 司伟建;崔冬槐;司锡才;;阵列测向多值模糊问题研究[J];弹箭与制导学报;2004年S8期
5 时洁;杨德森;刘伯胜;宋海岩;;基于MVDR聚焦波束形成的辐射噪声源近场定位方法[J];大连海事大学学报;2008年03期
6 林志斌,徐柏龄;基于传声器阵列的声源定位[J];电声技术;2004年05期
7 龚享铱;袁俊泉;苏令华;;基于相位干涉仪阵列多组解模糊的波达角估计算法研究[J];电子与信息学报;2006年01期
8 王冬霞;殷福亮;;基于近场波束形成的麦克风阵列语音增强方法[J];电子与信息学报;2007年01期
9 孙大军,田坦;合成孔径声呐技术研究(综述)[J];哈尔滨工程大学学报;2000年01期
10 孙贵青,杨德森,张林,何元安,张揽月,洪连进;矢量水听器在水下目标低频辐射噪声测量中的应用[J];哈尔滨工程大学学报;2001年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 白兴宇;基于联合信息处理的声矢量阵测向技术[D];哈尔滨工程大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 高守勇;潜艇辐射噪声测量研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 廖风云;潜艇辐射噪声测量及被动测距研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
3 余赟;浅海多途信道中声聚焦与声屏蔽技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 黄元亮;方差分量模型参数估计的相对效率[J];安徽大学学报(自然科学版);2001年01期
2 王慧;;回归系统的一种有偏估计与广义最小二乘估计的相对效率[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2009年05期
3 王雯;;生长曲线模型中基于最小特征根的相对效率[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2010年03期
4 郭业才;均匀脉动柱面声源阵高频辐射远声场特性的研究[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2000年01期
5 戴林送;;测量单位对线性模型参数估计相对效率的影响[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2010年01期
6 杨春龙;亢淑梅;李成威;刘守杰;;变幅杆式超声波声场分布测量[J];辽宁科技大学学报;2011年01期
7 余赟;惠俊英;陈阳;林芳;;Waveguide Invariant and Passive Ranging Using Double Element[J];Journal of China Ordnance;2011年03期
8 冷护基,潘紫微,王启平;液态沥青料位传感器的研究[J];兵工自动化;2002年03期
9 杜奎;程广利;;基于艇载设备的潜艇噪声监测方法[J];兵工自动化;2010年02期
10 徐春广,王信义;液体声发射传感器波动特性理论研究[J];兵工学报;1998年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张明敏;卢建斌;席泽敏;;波动声场中的远场条件[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
2 李凡;郭圣明;郭新毅;陈耀明;;环境不确定条件下的声纳性能预报[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
3 黎雪刚;杨坤德;;回转体流噪声的数值计算与特性分析[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
4 韩梅;程艳合;宋汝刚;;声纳浮标区域阵型建模与研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
5 范培勤;笪良龙;晋朝勃;韩梅;;浅海中声纳系统最优工作深度选择研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
6 潘谢帆;刘本奇;杜选民;王广恩;;水下目标的聚焦定位技术研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
7 赵智勇;才振华;;矢量阵多目标谱线挑选MVDR波束形成[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
8 卞红雨;王珺琳;;宽带相干源MVDR算法性能研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
9 靳建嘉;陈洪娟;王文芝;张虎;;基于亥姆霍兹积分法的低频换能器校准方法研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
10 张刚强;董阳泽;刘平香;;基于OPNET的水声网络协议攻击方法性能仿真研究[A];中国声学学会水声学分会2011年全国水声学学术会议论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范迪;沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D];山东科技大学;2010年
2 周芳;蒸汽发生器检修机械手路径规划及控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 陈阳;水声阵列信号处理理论及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 姜恒;多尺度结构功能材料在水下声隐身中的应用基础研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 吕文磊;压差式光纤矢量水听器基元与测试技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 刘友永;水声差分跳频通信关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 李关防;模态域信号处理在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 张之猛;水声信号处理中的盲解卷积技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 梅继丹;水声声图测量技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 胡鹏涛;浅海中声能量分布的不均匀性对潜艇辐射噪声测量的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何文翔;矢量传感器多普勒定位研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 陈乃锋;MFSK水声通信信号处理子系统的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 范波;多途信道下的水下目标模拟器显控软件设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 谭学者;水下低频隔声特性理论与实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 朱坤;声相关计程仪测速技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 李婷;浅海表面噪声矢量场时空相关特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 齐崇阳;低频远程海底混响简正波建模研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 归宏猛;矢量水听器(阵)及其在低频声源校准中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 姚冰;合成孔径声纳成像及目标检测与识别技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 汤继伟;超短基线定位系统数字信号处理硬件和软件的实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 时洁;杨德森;刘伯胜;;基于虚拟时间反转镜的噪声源近场定位方法研究[J];兵工学报;2008年10期
2 赵辉;王昌明;焦君圣;何云峰;;基于舷侧阵的MVDR波束形成算法研究[J];船舶工程;2006年06期
3 陈建;王树勋;;基于四阶累积量虚拟阵列扩展的DOA估计[J];吉林大学学报(信息科学版);2006年04期
4 丁齐,肖先赐;基于四阶累积量的子空间测向方法研究[J];电子科技大学学报;1998年01期
5 时洁;杨德森;刘伯胜;宋海岩;;基于MVDR聚焦波束形成的辐射噪声源近场定位方法[J];大连海事大学学报;2008年03期
6 魏平,肖先赐;基于四阶累积量的阵列扩展[J];电子科学学刊;1997年06期
7 梅继丹;惠俊英;惠娟;;水平阵聚焦波束形成声图定位算法研究[J];哈尔滨工程大学学报;2007年07期
8 蒋飚;陈伏虎;凌国民;;虚拟阵列的四阶MUSIC算法研究[J];哈尔滨工程大学学报;2007年10期
9 胡鹏涛;杨德森;时胜国;陈志刚;;浅海运动目标辐射声测量距离内声聚焦特性研究[J];哈尔滨工程大学学报;2008年10期
10 陶建武;石要武;常文秀;;基于均匀圆阵的信号二维方向角高精度估计[J];航空学报;2006年04期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 梅继丹;水声声图测量技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 黄佑勇;基于高阶累积量的阵列信号多参数估计技术[D];电子科技大学;2001年
3 陈建;二维波达方向估计理论研究[D];吉林大学;2007年
4 林静然;基于麦克风阵列的语音增强算法研究[D];电子科技大学;2007年
5 马敬广;时间反转镜被动定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 时洁;基于矢量阵的水下噪声源近场高分辨定位识别方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 郭小霞;水下结构辐射噪声源快速诊断识别研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 郑洪;MUSIC算法与波达方向估计研究[D];四川大学;2005年
2 王慧峰;基于改进型圆形阵列的信号定位技术的研究[D];华北电力大学(北京);2008年
【二级参考文献】
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1 卓力;匹配场被动定位方法的优化研究[J];北京工业大学学报;1999年03期
2 何元安,杨德森;水下结构辐射噪声估算方法实验研究[J];船舶力学;1999年02期
3 贾志富;采用双迭片压电敏感元件的声压梯度水听器[J];传感器技术;1997年01期
4 陈洪娟,洪连进;基于压电加速度计的同振型矢量水听器的设计[J];传感器技术;2003年03期
5 马云辉;阵列天线的遗传算法综合[J];电波科学学报;2001年02期
6 刘昊,郑明,樊德森,鲁加国;遗传算法在阵列天线赋形波束综合中的应用[J];电波科学学报;2002年05期
7 范瑜,金荣洪;基于一种新的遗传算法的天线方向图综合技术[J];电波科学学报;2004年02期
8 魏忠伟,高火涛,柯亨玉;改进遗传算法对高频宽带加载天线的优化设计[J];电波科学学报;2004年03期
9 时洁;杨德森;刘伯胜;宋海岩;;基于MVDR聚焦波束形成的辐射噪声源近场定位方法[J];大连海事大学学报;2008年03期
10 江南,黄建国,冯西安,李姗;基于矢量传感器阵列空间谱DOA估计[J];大连理工大学学报;2003年04期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 杨德森;战国辰;刘星;;低噪声水下目标辐射噪声测量的新方法研究[A];中国声学学会2001年青年学术会议[CYCA'01]论文集[C];2001年
2 章林柯;何琳;朱石坚;;潜艇主要噪声源识别及贡献比计算方法综述[A];第十届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2005年
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1 王秀峰;机器辐射声场分析的新型计算方法研究[D];合肥工业大学;2001年
2 岳剑平;水下动目标被动跟踪研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 宋新见;数字式噪声目标被动测距声纳研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 赵羽;矢量阵阵处理研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
5 王三德;水下复杂弹性壳体的相似性研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 朱从云;主动吸声降噪理论与方法研究[D];华中科技大学;2005年
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1 孙岩松;各向异性噪声场对矢量水听器检测性能影响的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 王伟;基于矢量水听器的目标方位估计[D];西北工业大学;2004年
3 喻敏;声矢量传感器的Capon方位估计[D];哈尔滨工程大学;2004年
4 吴开明;水下声信道的仿真与应用研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 徐建清;声纳脉冲侦察与被动测距研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
6 刘宁;典型潜艇水下辐射噪声空间分布特性测试与分析技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
【相似文献】
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1 何天明;蒋维铭;;NJD131汽车噪声源识别[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);1988年04期
2 沈甦 , 韩秀苓;相干技术和噪声源识别的实验研究[J];电声技术;1994年12期
3 王春明;吴秀华;;内燃机噪声源识别与噪声控制[J];林业机械与木工设备;2006年03期
4 李加庆;陈进;张桂才;陈少林;雷宣扬;;自由场波叠加噪声源识别的仿真研究[J];振动与冲击;2006年04期
5 郭永红;郭常立;李杰;马艳艳;;内燃机噪声源识别与噪声控制技术研究[J];现代制造技术与装备;2009年01期
6 林建生,舒歌群;通过振动表面声强测量识别发动机噪声源[J];小型内燃机与摩托车;1992年04期
7 陈晓东,李志远,陈心昭,陆益民;罗茨真空泵噪声源识别的实验研究[J];真空科学与技术学报;2001年06期
8 梁杰,王登峰,高印寒,吴丹;复声强分析系统在车内辐射噪声源识别中的应用[J];农业机械学报;2005年11期
9 陈心昭;;噪声源识别技术的进展[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2009年05期
10 陈馨蕊;郝志勇;杨陈;;基于层次分析法的柴油机噪声源识别[J];汽车工程;2010年01期
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1 刘晓玲;刘丹丹;;汽车噪声识别的声全息法[A];四川省汽车工程学会、成都市汽车工程学会2003年学术年会论文集[C];2003年
2 司春棣;陈恩利;杨绍普;王翠艳;;基于声强法的整车表面噪声源识别试验研究[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
3 沈松;应怀樵;刘进明;;基于波束形成的噪声源识别方法的应用和比较[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
4 司春棣;陈恩利;杨绍普;王翠艳;;基于声阵列技术的汽车噪声源识别试验研究[A];第八届全国动力学与控制学术会议论文集[C];2008年
5 魏立华;李惠彬;;降低欧曼重卡加速行驶车外噪声研究[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年
6 李凌志;冯涛;尹铫;刘克;;近场声全息中三种复声压测量方法的比较[A];全国环境声学学术讨论会论文集[C];2007年
7 沈松;应怀樵;刘进明;;基于波束形成的噪声源识别方法的应用和比较[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年
8 刘松;黎胜;赵德有;;基于相位共轭方法进行噪声源识别的数值计算和实验研究[A];第十三届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2011年
9 余桐奎;时胜国;熊草根;;层次分析法在复杂噪声源识别中的应用[A];第十三届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2011年
10 张金华;左俊芳;;车外噪声控制技术的研究现状及发展趋势[A];第七届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2010年
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1 郑旭;车辆与内燃机振声信号盲分离及噪声源识别的研究[D];浙江大学;2012年
2 孙少军;重型车用发动机振动与噪声控制的理论与应用研究[D];天津大学;2008年
3 周晓华;运动噪声源识别技术的研究[D];吉林大学;2008年
4 陈达亮;发动机整车匹配中的振动噪声识别与控制研究[D];天津大学;2008年
5 贾继德;客车内外噪声控制关键技术及工程应用研究[D];合肥工业大学;2007年
6 徐红梅;内燃机振声信号时频特性分析及源信号盲分离技术研究[D];浙江大学;2008年
7 胡博;基于矢量阵近场声全息技术的噪声源识别方法研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 郭小霞;水下结构辐射噪声源快速诊断识别研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
9 李立民;振动压路机整机噪声控制关键技术研究[D];长安大学;2013年
10 孙威;齿形链传动系统振动声辐射研究[D];吉林大学;2013年
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1 马森月;高速铁路噪声源识别—津秦铁路客专试验研究[D];北京交通大学;2014年
2 李青;基于LabVIEW的近场声全息噪声源识别系统[D];合肥工业大学;2010年
3 张亚虎;基于LabVIEW的噪声源识别系统开发[D];合肥工业大学;2013年
4 杜亮;基于声阵列与声全息的噪声源识别方法研究[D];浙江理工大学;2011年
5 敦立明;柴油机表面辐射噪声源小波识别及心理声学参数评价研究[D];天津大学;2011年
6 窦青青;基于小波时频分析的工程机械驾驶室噪声源识别研究[D];山东大学;2012年
7 吴丹;轻型载货汽车车外噪声的分析与控制[D];吉林大学;2005年
8 梁军鹏;基于LabVIEW的车床噪声源识别虚拟仪器设计[D];华中科技大学;2007年
9 李萌;矢量阵近场聚焦波束形成技术研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
10 景亚兵;小型汽油发电机组噪声源识别及控制研究[D];天津大学;2010年
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