浅海波导环境对垂直阵列信号处理影响研究

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1、？—；．．：：密级分类号＿＿＿＿＿＿—？＞ＵＤＣ；：：编号＇■．：：；．工学硕士学位论文浅海波导环境对垂直阵列信号处理影响研究？－．＇人＇－．硕士研究生：黄天凤指导教师：梅继丹副研究员学科：、专业信息与通信工程论文主审人：兰华林副研究员．哈尔滨工程大学２０１８年６月＇．．分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文浅海波导环境对垂直阵列信号处理影响研究硕士研究生：黄天凤指导教师：梅继丹副研究员学科、专业：信息与通信工程论文主审人：兰华林副研究员哈尔滨工程大学2018年6月

2、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文浅海波导环境对垂直阵列信号处理影响研究硕士研究生：黄天凤指导教师：梅继丹副研究员学位级别：工学硕士学科、专业：信息与通信工程所在单位：水声工程学院论文提交日期：2018年4月28日论文答辩日期：2018年6月5日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchontheInfluenceoftheShallowSeaWaveGuidetoVerticalArraySignalProcess

3、ingCandidate:HuangTianfengSupervisor:MeiJidanAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandcommunicationEngineeringDateofSubmission:Apr.28.2018DateofOralExamination:Jun.5.2018University:HarbinEngineeringUniversity√浅海波导环境对垂直阵列信号处理影响研究摘要在自由空间的条件下，现代数

4、字信号处理技术在水声阵列信号处理中的应用已经逐渐成熟。但当这些信号处理技术应用在浅海波导的环境条件下时，性能会受到很大的影响，同时也可以结合水声物理的相关知识，对浅海波导中的声场分布特征进行估计，得到更多有用的信息，并进行水平距离、声源深度等参数进行估计。本文首先对三种解波动方程的方法及对应模型声场预报方法，长线阵方位估计技术，浅海波导环境下垂直阵声探测技术的国内国外发展现状进行了介绍。然后研究了理想环境下稳健高分辨阵列信号处理算法，通过仿真理想环境下高分辨算法的应用效果，得出高分辨算法相比常规波束形成方法能够得到更窄的主瓣和更低的旁

5、瓣的结论，以便在后续的研究中获得更好的由于多途产生不同到达角度分辨效果。接着研究了目前常用的基于Kraken和Bellhop仿真软件的两种声场建模技术，对于一定范围内海区的声场进行预报，为垂直阵在浅海波导环境下的性能仿真提供支撑。在波导环境下，对垂直阵信号处理的效果进行了仿真分析，重点分析了由于波导效应产生的影响，当声源位置不同时，垂直阵俯仰角方位历程图存在明显的多途现象的不同特征，可以利用这些特征来进行声源水平位置和深度的估计。最后重点研究了一种浅海波导环境下利用垂直阵波束形成结果对声源深度和与垂直阵之间的距离信息进行估计的方法，相

6、比其他定位方法，能够解决高频声信号处理问题，实现过程简单，在高信噪比和阵列通过声源附近的情况下得到的结果较好。利用虚源法对浅海波导中多途现象进行粗估计补偿相位得到能量聚集的效果，然后使用匹配相位技术在浅海波导中声源位置进行定位，得到了不同仿真条件下的结论，并且通过湖试数据对上述方法进行了验证分析。关键词：浅海波导；高分辨算法；声场预报；虚源法；匹配相位法浅海波导环境对垂直阵列信号处理影响研究ABSTRACTUndertheconditionoffreespace,theapplicationofmoderndigitalsignalp

7、rocessingtechnologyinunderwateracousticarraysignalprocessinghasgraduallymatured.Excellentscholarsathomeandabroadhavealsoelaboratedintheirrespectiveworks.Butwhenthesesignalprocessingtechnologiesareappliedinshallowseawaveguide,thesemethodswillnotworkwell,ofcourse,thesound

8、fieldneedstobecombinedwiththerelevantknowledgeofacousticphysics,andcombinedwiththesignalprocessinginsoundfield