基于单矢量水听器多途宽带信号的三维定位算法

针对多途环境下波形未知的近场宽带信号,提出了一种使用单矢量水听器进行三维定位的新算法。对声压与振速互相关函数的推导结果表明:当信号带宽大于直达波和海面一次反射波之间时延的倒数时,互相关函数的两副峰可与主峰分离;两副峰的峰值分别包含两路径的波达方向信息,而其位置对应两路径之间的时延差。仿真结果表明:当直达波和反射波在时域上重叠时,利用两副峰峰值仍然能够有效估计出直达波波达方向;通过构造"互相关峰锐化函数"锐化两幅峰,在低信噪比情况下可提高多途时延估计精度。最后,以多途时延与直达波波达方向为变量建立方程组,估计目标的距离和深度。该算法的定位精度通过Monte-Carlo仿真进行了分析,并深入讨论了其适用性,湖试结果进一步验证了该算法的可行性。     

基于匹配场原理的矢量阵三维声源定位研究

将匹配场原理应用到矢量水平阵、矢量垂直阵上通过对声源穷举搜索实现三维定位,研究了声压、振速不同组合的定位性能,并对性能表现进行分析,最后给出了垂直阵、水平阵下性能相对好的组合方法。在垂直阵下,需要应用声压、余弦方向水平振速、正弦方向水平振速组合或者垂直振速、余弦方向水平振速、正弦方向水平振速组合;在水平阵下,需要应用垂直振速、余弦方向水平振速、正弦方向水平振速组合。将匹配场原理应用到矢量水平阵、矢量垂直阵上通过对声源穷举搜索实现三维定位,研究了声压、振速不同组合的定位性能,并对性能表现进行分析,最后给出了垂直阵、水平阵下性能相对好的组合方法。在垂直阵下,需要应用声压、余弦方向水平振速、正弦方向水平振速组合或者垂直振速、余弦方向水平振速、正弦方向水平振速组合;在水平阵下,需要应用垂直振速、余弦方向水平振速、正弦方向水平振速组合。     

垂直矢量阵声图被动定位技术研究

在近场条件下,应用垂直矢量阵声图被动定位技术,能有效地抑制海洋多途影响,测定目标距离。由于垂直声压阵的自身指向性问题,无法测定目标方位,故讨论了垂直矢量阵的声图被动定位方法,利用矢量阵的指向性优势来获得声图测量的精确被动定位结果。仿真对比分析了水平阵与垂直矢量阵在多途条件的声图测量效果,此外,给出了单双目标2种情况下的垂直阵声图测量结果。研究发现:垂直阵声图测量由于物理优势比水平阵具有更好的抗多途性能,采用矢量阵可以克服声压阵的指向性缺陷测定目标方位,因而在多途海洋环境中利用垂直矢量阵进行近场目标被动定位具有可行性。     

弹丸落点被动声定位方法

为提高目前炮兵定位以及靶场试验弹丸落点检查精度,提出一种基于五元十字阵的双基阵定位模型.分析五元十字阵中测距、阵元间距对定位精度的影响,介绍利用声传感器阵列的被动声定位方法,利用三角交会法对目标进行定位并仿真分析.仿真结果表明:基于五元十字阵的双基阵比单基阵的测距相对误差小,能够有效提高定位精度,具有较好的工程应用价值.     

对抗条件下浮标基水声定位技术研究

浮标基定位系统利用水声侦察信号对待测目标进行定位时,时延测量精度是系统定位精度的关键因素。在非水声对抗条件下,传统的信号检测手段与分群开窗相结合的方法可以准确测得直达声信号时延并对待测目标精确定位,但在水声对抗情况下,由于对抗器材模拟回波的存在,传统方法的定位精度下降,甚至不能正确定位。针对这种情况,本文提出了一种基于时延匹配及信号多普勒的侦察信号辨识方法。理论分析与仿真结果证明,该方法有效可行。     

三点法被动定位误差分析及修正

三点定位法是被动测距的经典方法,但在短基线阵条件下,实际测量的结果往往不理想。为了分析各种误差对测距的影响并提高测距精度,通过理论分析和计算机仿真研究了相同假设条件下基阵孔径、目标方位、安装误差和平台摇摆对三点法测距精度的影响,并讨论了后两者产生误差的补偿和修正方法。研究结果表明:在时延估计精度不变时,基阵的有效孔径与测距精度成反比的关系;欲将30°≤θ≤150°扇面测距误差控制在10%以下,要求时延测量精度控制在微秒量级;中心阵元安装误差对不同方向目标测距精度的影响亦不相同。误差的补偿和修正方法能提高三点法被动定位的测距精度。     

混合噪声条件下的目标被动定位算法

为提高被动传感器观测噪声为含时变有色噪声、跳变噪声的混合噪声时容积卡尔曼滤波（CKF）算法的滤波精度和稳定性,提出一种自适应容积卡尔曼滤波（ACKF）算法。在ACKF算法中,在基本CKF算法基础上,采用观测重构、待定系数去相关方法,推导得到有色噪声条件下的容积卡尔曼滤波算法。针对时变有色噪声和跳变噪声导致滤波精度受损的问题,引入噪声方差在线修正及有害观测剔除的思想,进行了ACKF算法设计。仿真结果表明,与基本CKF算法相比,ACKF算法在x轴、y轴、z轴3个方向得到的被动定位精度分别提升了24.75％、32.57％和28.48％,具有更高的滤波稳定性和精度。     

俯仰角-多途时延联合定位算法误差分析

利用目标俯仰角和多途时延联合对目标定位适用于小尺度平台,具有重要的应用价值。通过数值仿真分析了接收深度测量误差、目标俯仰角测量误差、多途时延测量误差和海水声速测量误差等因素对目标定位精度的影响。得出结论:目标俯仰角和多途时延的测量误差是影响目标定位精度的主要因素,而接收深度和海水声速测量误差属于次要因素。     

柔性三元垂直线阵在水下目标被动定位中的应用

依据深海洋流状态的数值分析,论证了柔性垂直线阵所处的良好水文环境;通过研究影响定位精度的深度、盐度、温度等主要因素及其相互关系,分析了三元垂直线阵对水下目标的被动定位精度。提出了柔性三元垂直线阵在水下目标被动声定位中的一种应用方法。数值仿真试验表明：在大深度条件下,采用柔性三元垂直线阵的被动声定位方法能够满足目标定位的基本要求,在水下声隐蔽探测技术领域中具有很好的实用前景。     

基于双圆锥阵的水下目标被动定位方法

针对目标航行深度未知的水下目标被动定位,提出了基于双圆锥阵列的水下被动定位方法,解决了常规超短基阵无法实现被动目标距离估计的问题。双圆锥阵列是通过上下两个七元圆锥阵组合实现,可完成水下未知航行深度目标的方位角、俯仰角和目标距离的被动估计。仿真证明了该方法的有效性和可行性。     

分布式实时被动声定位系统研究

研究了一种基于PC104小基阵系统实现的分布式实时被动声定位系统，分别讨论了探测节点和控制中心两部分的原理结构。各节点具有独立探测声源方位角的功能，控制中心对各节点定位结果进行数据融合确定声源的精确方位坐标。系统结构简单，功耗低，适用于野外工作。外场实验结果证明，此系统可以实时地完成声目标的探测与定位任务，而且工作稳定，可靠性强。     

近场MVDR聚焦波束形成被动定位方法

该文系统地研究了最小方差信号无畸变响应（MVDR）聚焦波束形成方法的定位性能,特别是对该方法定位性能受某个参数的影响情况进行了较详细的研究。首先分析了近场情况下线列阵接收信号的模型,然后分别推导了常规聚焦波束形成和MVDR聚焦波束形成的定位原理。仿真比较了这两种定位方法的定位性能,以及MVDR聚焦波束形成被动定位方法在不同的阵元间距和不同的目标距离情况下的定位性能。仿真结果表明,与常规聚焦波束形成相比,MVDR近场聚焦波束形成在提高分辨率的同时,减小了＂混叠＂影响,具有更为平滑的背景和更低的旁瓣级,同时认为,为了得到比较好的定位效果,目标应处于相对于＂近场＂的位置,从而为目标精确定位提供依据。     

五元十字阵被动声定位算法及其性能研究

四元十字阵的测向和测距精度受目标方位角的影响，而五元十字阵就可以克服这一缺点。文中研究了基于五元十字阵的低空目标被动声定位算法及其性能。分别就目标测向和测距的精度进行了理论分析和计算．讨论了阵列尺寸和时延估计等诸因素对五元十字阵定位性能的影响。对空中运动目标被动声定位的实际工程应用有重要的参考意义。     

空中炸点三基阵声学定位技术研究

多基阵联合定位有助于提高声学定距的精度。采用3个立体五元阵、数据处理器、GPS时间标记器和无线传输设备的声学子站建立了三基阵定位系统,对空中炸点进行定位。立体五元阵能去除声速的影响,具有良好的方位角和俯仰角测量精度,将各个子站方向线在中心站进行数据融合得到空中炸点的位置。三基阵孔径与最佳定位高度关系的仿真结果表明最佳定位高度约是三基阵孔径的1/3.已开展的实验计算结果显示该系统定距相对误差小于3%,定距精度比单基阵有较大提高。     

基于 FDOA 的无源定位算法研究现状与展望

为更好地解决在时间和方向测量精度低的情况下,仅利用到达频差(frequency difference of arrival,FDOA) 进行定位求解的问题,对基于 FDOA 的无源定位算法现状和发展方向进行分析。在阐述 FDOA 无源定位基本原理的 基础上,分析了定位问题的本质和定位算法的分类方法,结合基于定位观测量数据的定位算法和接收信号直接定位 法的国内外研究现状,分析了 FDOA 无源定位算法存在的问题,指明了基于 FDOA 的定位算法的未来研究方向。该 研究可为基于 FDOA 定位算法的研究提供参考依据。     

基于倒谱的水下目标被动定位方法

介绍了一种基于倒谱对水下目标进行被动定位的方法。利用倒谱法估计出多途信号时延,结合现有的被动定位技术,实现对目标深度和距离的估计。仿真分析了该方法的定位性能,仿真表明该方法可以应用于水雷在多途环境中对目标的被动定位。     

广义相关时延估计在被动定位系统中的应用研究

广义相关是解决时延估计的重要技术措施 ,采用极大似然加权进行时延估计时方差可达到克拉美罗界。计算机仿真结果和湖试数据分析表明 ,将广义相关时延估计法应用于被动定位系统可以获得较高的定位精度。另外 ,对影响被动定位精度的因素进行了分析