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基于超指向性多极子矢量阵的水下低频声源方位估计方法研究

郭俊媛 杨士莪 朴胜春 莫亚枭

基于超指向性多极子矢量阵的水下低频声源方位估计方法研究

郭俊媛, 杨士莪, 朴胜春, 莫亚枭
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  • 针对水下低频声源的方位估计问题, 基于基元紧密排列的二维矢量阵, 建立了一种超指向性波束形成方法. 根据矢量基元差分运算构建各阶多极子模型, 获得了几乎与频率无关的模态函数, 并经加权计算可在低频条件下实现超指向性波束, 以解决阵列孔径对波束性能的限制. 同时, 结合输出信噪比最大准则所得波束, 分析了超指向性波束形成算法的稳定性与波导的影响程度, 探索模态阶数与阵列参数的选取原则. 通过阵列性能的仿真计算与实际阵列的测量数据表明, 该算法可在小尺寸阵列孔径下获得良好的阵列波束, 兼具了水下线型超指向性阵和环形超指向性阵的优点, 可有效实现水下低频声源的水平方位估计; 且波束性能可通过调节模态阶数与基元间距以达到最佳, 并受水下声波导多途与频散效应影响有限.
      通信作者: 朴胜春, piaoshengchun@hrbeu.edu.cn
    • 基金项目: 国防科技重点实验室基金(批准号: 9140C200103120C2001)和国家自然科学基金重点项目(批准号: 11234002)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-12
  • 修回日期:  2016-04-22
  • 刊出日期:  2016-07-05

基于超指向性多极子矢量阵的水下低频声源方位估计方法研究

  • 1. 哈尔滨工程大学水声工程学院, 哈尔滨 150001;
  • 2. 哈尔滨工程大学, 水声技术重点实验室, 哈尔滨 150001;
  • 3. 中国科学院声学研究所, 北京 100190;
  • 4. 中国科学院水声环境特性重点实验室, 北京 100190
  • 通信作者: 朴胜春, piaoshengchun@hrbeu.edu.cn
    基金项目: 

    国防科技重点实验室基金(批准号: 9140C200103120C2001)和国家自然科学基金重点项目(批准号: 11234002)资助的课题.

摘要: 针对水下低频声源的方位估计问题, 基于基元紧密排列的二维矢量阵, 建立了一种超指向性波束形成方法. 根据矢量基元差分运算构建各阶多极子模型, 获得了几乎与频率无关的模态函数, 并经加权计算可在低频条件下实现超指向性波束, 以解决阵列孔径对波束性能的限制. 同时, 结合输出信噪比最大准则所得波束, 分析了超指向性波束形成算法的稳定性与波导的影响程度, 探索模态阶数与阵列参数的选取原则. 通过阵列性能的仿真计算与实际阵列的测量数据表明, 该算法可在小尺寸阵列孔径下获得良好的阵列波束, 兼具了水下线型超指向性阵和环形超指向性阵的优点, 可有效实现水下低频声源的水平方位估计; 且波束性能可通过调节模态阶数与基元间距以达到最佳, 并受水下声波导多途与频散效应影响有限.

English Abstract

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