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《哈尔滨工程大学》 2002年
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基于射线理论的匹配场声源定位研究

黄益旺  
【摘要】: 近年来,随着水声技术的不断发展,匹配场处理技术在声源定位中得到了广泛应用,已经成为水声信号处理的重要手段之一。然而,海洋环境是极其复杂的,解算三维声场还存在许多困难,目前为止仍未找到一种有效的计算三维声场的快速方法。传统的声源定位处理器有不少,如线性处理器、最小方差处理器、匹配模处理器等等几十种,基本上都是基于声压场进行的信号处理。而声压是一个随机量,幅度和相位存在起伏,单次测量或少量有限次测量不能完整表达声场特性,这就很难准确进行匹配场声源定位,其精度得不到保证。之所以选择声传播时间的原因是:噪声容限可以得到提高,并且传播时间的计算可以不考虑声压的信息,从而降低了对环境模型失配的敏感性;相位的起伏也可通过到达包络的群延时来消除;传播时间是介质声速分布的伪线性函数并且传播时间的起伏远小于声压的起伏。综合以上分析,本文尝试了一种新的方法—声传播时延的匹配场声源定位,即运用最早到达的声信号在相邻基元上的时延作匹配场处理。 文中构造了两类代价函数,第一类代价函数基于相邻基元的传播时延,第二类代价函数基于声传播时间。文中运用该函数分别对海底深度、接收基阵位置和声速分布三种失配情况进行计算机模拟研究。仿真结果表明,第一类代价函数对海底深度和基阵倾斜失配是敏感的,对声速失配却不敏感,并且能够获得较高的深度定位精度;第二类代价函数对三种失配都不敏感,只是深度分辨率较低。为了克服代价函数对失配的敏感性,可采用提高时延估计精度和模型计算精度的方法。当两个条件满足时,敏感性得到极大的抑制并获得了较高的距离和深度估计精度。文中最后运用实验数据实现了匹配场声源定位。计算结果表明,基于声传播时延的匹配场定位对声速分布失配是不敏感的。虽然接收基阵位置倾斜和海洋深度误差对匹配场处理影响较大,但只要选择适当的代价函数,可以得到克服。 从仿真和实验数据处理的结果分析,声传播时延匹配场声源定位是行之 .哈尔滨工程大学硕士学位论文 一 有效的方法。而且声线的寻找具有简单,精度高等特点。特别是射线理论对 . 解三维声场尤为方便,它将有望实现三维声场的快速计算和声场的反演,达 到海详环境的监测目的。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TB561

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 杨娟;惠俊英;江磊;惠娟;;基于STFT-Hough变换的目标运动分析[J];哈尔滨工程大学学报;2007年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 陈托;赵航芳;;利用水平阵声强条纹的目标定位方法研究[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
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 黄益旺;浅海远距离匹配场声源定位研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
2 孟春霞;船舶辐射噪声源简化模型[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 梅继丹;水声声图测量技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 付金山;海底参数反演技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 杨娟;基于干涉谱分析的单水听器被动定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
3 马树青;海洋内波对声传播的影响[D];哈尔滨工程大学;2007年
4 王婷;长时间积分与匹配场混合处理在声源目标定位中的研究[D];武汉理工大学;2007年
5 赵文峰;基于麦克风阵列的声源定位系统研究及实现[D];华中科技大学;2009年
6 朴健浩;基于射线声学的海底参数反演研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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【共引文献】
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4 王斌;陈明;范军;;Kirchhoff近似预报辐射声场的低频适用性[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
5 陈建平;何元安;黄爱根;;消声瓦材料粘弹性特性的数学模型表征研究[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
6 刘宁;王三德;尹文茂;;潜艇上方近场水下辐射噪声的双峰特性研究[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
7 缪旭弘;罗斌;徐振宇;姚熊亮;;敷设去耦材料的双壳结构水下振动声辐射试验初步分析[A];第十一届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2007年
8 杨源;隋海琛;;侧扫声呐声图采集的影响因素[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2008年
9 杨雪;王源升;余红伟;;高分子材料声隐身性能研究[A];2006年全国功能材料学术年会专辑(Ⅲ)[C];2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 雷亚辉;水下目标的时间反转法声探测技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 吕云飞;甚低频矢量水听器潜标探测系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 么彬;多子阵波束域高分辨水声成像技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 田红;超声波在城市剩余活性污泥中的传输特性的模拟及实验研究[D];重庆大学;2010年
10 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
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 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
9 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
10 杨华;基于FPGA的测频技术研究[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 吕颖慧;张红量;王水林;;Newton下山法的改进及其应用[J];地下空间与工程学报;2006年05期
2 刘勋,相敬林,罗建,沈远海;基于声强向量法和声压梯度法的水中目标定向[J];兵工学报;2001年01期
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4 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
5 张宝成,赵峰,王莉萍,刘希武;相干法用于某艇柱翼交接部填角模型的噪声分析[J];船舶力学;1998年02期
6 王波;王树勋;赵彦平;;基于麦克风阵列的时延估计新方法[J];吉林大学学报(信息科学版);2008年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 杨德森;陈欢;时胜国;姜智超;;基于MVDR算法的声矢量阵噪声源近场定位方法研究[A];中国电子学会第十六届信息论学术年会论文集[C];2009年
2 邓可教;储昭坦;吕伟国;;有限焦距波束形成在汽车噪声源识别中的应用[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张忠兵;浅海声速剖面反演研究[D];西北工业大学;2002年
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3 刘进忠;浅海内波引起声场起伏的规律研究[D];中国海洋大学;2004年
4 陈新华;矢量阵信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
5 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
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8 生雪莉;矢量反转镜时空滤波技术及其在水声中的应用[D];哈尔滨工程大学;2005年
9 黄益旺;浅海远距离匹配场声源定位研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
10 王刚;南海西北部陆架潮频内波生成过程的数值模拟[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2006年
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1 李艳梅;声呐脉冲侦察与被动测距研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
2 张翼鹏;直升机水下噪声建模与分析[D];西北工业大学;2004年
3 刘全生;内波致声传播起伏与内孤立波特征探测[D];内蒙古大学;2004年
4 李丙辉;浅海风成海洋环境噪声场空间结构及海底参数反演研究[D];中国海洋大学;2004年
5 林静然;基于麦克风阵列的说话人跟踪及语音分离实现技术的研究[D];电子科技大学;2005年
6 张之猛;遗传模拟退火算法在反演浅海声速应用中的仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
7 邢国强;典型舰船辐射噪声建模与仿真[D];西北工业大学;2005年
8 苗慧;解非线性方程的若干算法的收敛性分析[D];浙江大学;2006年
9 付金山;海底参数反演技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
10 高守勇;潜艇辐射噪声测量研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 孙万卿;葛亮;;一种基于有穷状态自动机的二维浅海声线追踪方法[J];兵工学报;2007年11期
2 陆灏铭;陈玮;刘寿宝;;基于麦克风阵列的声源定位系统设计[J];传感器与微系统;2012年04期
3 张维;杨士莪;汤云峰;黄益旺;;不平整海底环境下的浅海本征声线求解方法[J];哈尔滨工程大学学报;2011年12期
4 邵军;翟春平;于沨;杨国义;;一种合作目标轨迹的处理方法[J];舰船科学技术;2012年08期
5 刘文海;王逸林;;水下被动定位声纳显示及航迹跟踪方法[J];声学技术;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 黄益旺;杨士莪;朴胜春;宋扬;;基于声线传播时间匹配场处理的失配研究[A];2005年全国水声学学术会议论文集[C];2005年
2 满令斌;高伟;陈川;;一种利用双阵元的多途传播途径判别方法[A];2011'中国西部声学学术交流会论文集[C];2011年
3 高守勇;王升;马力;周江涛;;潜艇辐射噪声近场特性研究[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
4 陈托;赵航芳;;利用水平阵声强条纹的目标定位方法研究[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
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 唐俊峰;海水中的声速剖面反演研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
2 吴艳群;拖线阵用光纤矢量水听器关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
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4 余赟;浅海低频声场干涉结构及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
5 周伟;直升机激发水下声场的理论及实验研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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2 杨蕾;被动型声纳浮标定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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4 尚启春;浅海波导中宽带声源被动测距研究[D];中国海洋大学;2011年
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6 朴健浩;基于射线声学的海底参数反演研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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8 陈颖;基于麦克风阵列的声源定位算法研究及DSP实现[D];燕山大学;2012年
9 闫小媛;基于双阵元麦克风阵列的声源定位技术研究[D];燕山大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 陈冬;赵海彬;宋志杰;;声纳方位序列估计目标运动参数匹配方法研究[A];2004年全国水声学学术会议论文集[C];2004年
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10 黄益旺;杨士莪;吕钱浩;;基于时延的匹配场声源定位[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年
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1 中安;海洋高技术:新军事变革的宠儿[N];中国海洋报;2003年
2 本报记者 赵士振 通讯员 宋振华;自主创新锻造“神通”[N];中国石化报;2010年
3 牛宝成;海洋高技术与军事应用[N];科技日报;2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨坤德;水声信号的匹配场处理技术研究[D];西北工业大学;2003年
2 肖专;复杂海洋环境匹配场源定位性能分析[D];浙江大学;2011年
3 刘潮东;水下信号处理与航行器路径规划方法[D];西北工业大学;2006年
4 黄益旺;浅海远距离匹配场声源定位研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 孙万卿;浅海水声定位技术及应用研究[D];中国海洋大学;2007年
6 丁仁伟;双聚型CFP保幅处理及并行实现[D];中国石油大学;2009年
7 李万万;基于波动方程模拟的地震采集参数论证方法及应用研究[D];中国地质大学(北京);2008年
8 杨娟;水下动目标被动跟踪关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 覃天;共反射面叠加及其波场属性在地震资料处理中的应用研究[D];中国地质大学(北京);2007年
10 张风雪;有限频体波走时层析成像及其在华北地区的应用[D];中国地震局地球物理研究所;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄益旺;基于射线理论的匹配场声源定位研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 黄丽琴;匹配场处理性能仿真研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 周俊山;水声主动匹配场定位研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 杨娟;基于干涉谱分析的单水听器被动定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
5 刘魁;面波有限频率层析成像理论及应用[D];成都理工大学;2007年
6 樊鹏军;基于VSP的共反射面叠加成像[D];吉林大学;2008年
7 孙雷鸣;中国及邻区地幔三维结构高分辨率体波层析成像[D];成都理工大学;2005年
8 尚华;基于矢量水听器的海洋环境噪声场相关特性研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 李庆来;基于射线理论的浅海声场数值预报研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
10 石科良;基于射线理论的水下典型弹性体反向散射特性研究[D];华中科技大学;2007年
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