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单矢量水听器对海面目标高分辨定位方法研究

发布时间:2019-08-20 06:11 来源:未知 编辑:admin

  单矢量水听器对海面目标高分辨定位方法研究_电子/电路_工程科技_专业资料。建立单矢量水听器简正波接收模型,引入高分辨算法构造代价函数对目标的距离和角度进行匹配搜索,实现对浅海中水面目标的定位。仿真结果表明:当接收信噪比不低于15 dG时,该方法依靠单矢量水听器就可以对水面目标进行定位。通过海试数据处理结果分析,在3 km范围内,在较高信噪比时,定位误

  2015 年 第 34 卷 第 2 期 传感器与微系统 ( Transducer and Microsystem Technologies) 37 DOI: 10 . 13873 / J. 1000—9787 ( 2015 ) 02—0037—03 单矢量水听器对海面目标高分辨定位方法研究 ? 2 2 2 李楠松1, ,朴胜春1, ,邢传玺1, ( 1 . 哈尔滨工程大学 水声技术重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001 ; 2 . 哈尔滨工程大学 水声工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150001 ) 摘 配搜索, 实现对浅海中水面目标的定位。仿真结果表明: 当接收信噪比不低于 15 dG 时, 该方法依靠单矢 位误差小于 5 % 。实验数据验证了算法的有效性。 关键词:单矢量水听器;模型匹配;高分辨算法 中图分类号:TG 52 文献标识码:A 量水听器就可以对水面目标进行定位。通过海试数据处理结果分析, 在 3 km 范围内, 在较高信噪比时, 定 要:建立单矢量水听器简正波接收模型, 引入高分辨算法构造代价函数对目标的距离和角度进行匹 文章编号:1000—9787 ( 2015 ) 02—0037—03 Research on high-resolution localization method of sea surface target by single vector hydrophone ? ( 1. Science and Technology on Underwater Acoustic Laboratory, Harbin Engineering 2. College of Underwater Acoustic Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001 ,China) Abstract:Normal mode reception model of single vector hydrophone is established, and azimuth and distance of University, Harbin 150001 , China; 2 2 2 LI Nan-song1, ,PIAO Sheng-chun1, ,XING Chuan-xi1, target are searched by cost function which is structured by high-resolution DOA estimation to realize sea surface on sea trial experimental data,at the range of 3 km and higher SNR, error of location can be controlled within SNR is higher than 15 dG, the method can locate sea surface target by single vector hydrophone. Through analysis target localization. Simulation results show that sea surface target in shallow water can be located when receiving 5 % . The effectiveness of the algorithm is verified. 0 Key words:single vector hydrophone;model matching;high-resolution algorithm 面目标定位成为可能。高分辨算法是建立在基于空间分布 阵列模型的基础之上, 根据单矢量水听器上述特点, 将阵列 信号处理中常用的高分辨算法应用于单矢量水听器, 使其 [7] 拥有以往只有阵列信号处理才能得到的高分辨能力 。 [1, 2] 引 言 。传统的被 对水面目标的被动定位在军事和民用上具有非常重要 的意义, 一直是水声学研究的热点和难点 动定位方法可分为基于信号到达各阵元时延的定位和基于 声传播模型匹配的定位, 其代表分别为三元阵定位和匹配 场定位 [3] 本文充分考虑浅海信道对声传播的影响机制, 将阵列 处理中常用到的高分辨算法与声传播模型匹配的方法相结 合, 根据高分辨算法构造模型匹配的代价函数, 以提高对失 配问题的适应性和稳健性, 为该方法走向实际工程应用奠 定了基础。 1 矢量水听器结构与简正波接收模型 图 1 为矢量水听器结构。敏感元件位于球型壳体内, 声波不直接作用于敏感元件上, 而是作用在壳体上使壳体 做振荡运动, 敏感元件在惯性力的作用下发生形变,将产 生的振动转换为电信号, 实现声— 电转换, 完成声压和振速 。匹配场定位多数采用垂直阵, 以获得足够多的 声场空间信息。就垂直阵而言, 由于海洋风浪的存在, 导致 了阵列倾斜、 上下阵元深度以及阵元间隔失配等影响, 对声 源的准确定位是困难的 [4] 。 矢量水听器可以同时、 共点地测量声场中该处的声压 和三个方向上的振速, 具有体积小、 自然指向性与频率无 关, 且不需要传统阵列处理中需要对 阵 列 进 行 校 准 等 特 点 [5, 6] 。单矢量水听器本身具有阵列的一些特点, 使得将 阵列处理中经常用的高分辨算法应用于单矢量水听器对水 收稿日期: 2014 —10 —28 国家自然科学基金重点资助项目 ( 11234002 ) ?基金项目:

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