单矢量传感器多普勒被动定位方法研究

【摘要】：水声定位技术已经成为水声领域的研究重点。本文主要仿真研究了基于单矢量传感器的利用频率——方位目标运动分析的水声定位方法。这种方法不仅可应用于水声定位领域，而且也可为探索声纳信号处理新技术提供基础。 舰船辐射噪声的线谱信号包含了目标的大量信息，提取舰船辐射噪声的线谱信号对目标探测和被动定位具有重要的意义。本文研究了利用单矢量传感器，通过提取舰船辐射噪声的线谱信号，实现对舰船进行被动定位。线谱信号的提取是通过对舰船辐射噪声取包络，本文介绍了三种包络提取方法并比较了它们的优缺点，对于采用何种方法进行包络提取，一般是看实际情况而定。因为经过解调得出的包络信号会存在干扰，因而本文还介绍了一种DEMON谱净化方法——1.5维谱法。 被动定位的关键是有效估计出目标的方位和运动速度。单个矢量传感器即可实现全方位无模糊的方位估计，而且它不受频率的影响。舰船在航行过程中，辐射噪声在接收点处的会产生多普勒频移，而多普勒频移包含了速度信息，因此实现目标被动定位必须要先获取信号的方位序列和频率序列。这就需要选择一种有效的方位估计和频率估计技术。 由于舰船辐射噪声是由线谱信号包络调制的宽带谱信号，因此选择对辐射连续谱噪声的单目标具有很好的方位估计性能的平均声强器法来对目标进行方位估计。对于频率估计技术，本文选择运算量小，估计精度高的频点自跟踪自适应频率估计器来对目标信号进行频率估计。 通过仿真实验验证了，在一定的模型条件下，本文提出的被动定位方法是可行的，因此，对舰船目标的被动定位研究，该方法是有一定意义的。