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互谱法被动测距改进研究

王新勇  
【摘要】:噪声被动测距一直是水声信号处理领域内非常活跃的一个课题,但是被动声呐原有系统采用中小规模集成电路,机柜较大;仅能对中远程目标进行测距且不能跟踪快速鱼雷,难满足现代化海战的需求。声学、信号处理理论逐步成熟;电子技术,如DSP技术的发展,为我们提供了开发更先进的测距系统的可能。 本论文的主要工作包括被动测向和测距原理的探讨,改进的测距公式的推导;被动测距系统的总体设计研究与实现;互谱法被动测距的改进研究,包括仿真及其在DSP上的硬件实现。 文中先是对被动测向和测距原理进行了深入而细致的探讨,分析了影响时延估计的各个因素,为被动测距的工程实现奠定良好的理论基础;推导得到了适合远近程被动测距的解算公式。 本文中对改进的互谱法被动测距的原理及算法各个环节进行了仿真验证,得到了测距系统各个环节适用的算法:加权最小二乘估计中权系数的选取;相关窗长度的选取;各频段综合方法等等。 值得一提的是,文中提出了鱼雷线谱的存在将大大改善互谱相位法的时延估计精度,并给出了仿真验证结果:对于线谱声辐射,互谱相位法在一定范围内优于互相关时延估计;鱼雷线谱的存在使系统检测阈下降3dB,且大大提高了时延估计的精度和质量,使估计的方差减小,估计量的均值更接近时延真值。这对探测鱼雷和对鱼雷目标被动测距有重要意义。 在硬件实现上,采用测向引导测距的方法,大大减少了运算量,且利用了一阶线性递归滤波器对相关函数进行滤波,在一定程度上改善了时延估计精度。 众所周知,鱼雷是威胁潜艇生存能力的主要兵器,防卫鱼雷至关重要。为此需要研究滤波性能好,跟踪能力强的后置滤波器。传统声呐用Kalman滤波器作为后置的平滑、跟踪器,利用长的积分时间提高精度,当目标距离


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