光纖矢量水聽(tīng)器的成陣技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)光纖工業(yè)的迅速崛起和光纖光柵制造技術(shù)的不斷完善，利用光纖光柵制作傳感器一直是近些年來(lái)研究的熱點(diǎn)。由于光纖光柵傳感器具有低頻，寬帶，高靈敏度等突出優(yōu)勢(shì)，為滿足海軍水中武器和設(shè)備技戰(zhàn)性能方面不斷提高的要求，將光纖光柵應(yīng)用于水聲探測(cè)將有著重要意義。本課題設(shè)計(jì)正是在這樣的背景下開展研究工作的。 本文主要研究了光纖矢量水聽(tīng)器陣列處理技術(shù)，對(duì)矢量陣列不同輸出分量組合波束圖的性質(zhì)進(jìn)行了探討，并結(jié)合矢量陣的特點(diǎn)，研究了高分辨率算法在矢量

2、線列陣、擴(kuò)展孔徑陣和柔性陣上的應(yīng)用。理論推導(dǎo)和仿真研究并重，證明了光纖矢量陣相對(duì)于標(biāo)量陣以及傳統(tǒng)矢量傳感器陣列的巨大優(yōu)勢(shì)。 研究的主要內(nèi)容： (1)系統(tǒng)回顧了矢量傳感器陣列技術(shù)的發(fā)展歷程以及它們?cè)趪?guó)內(nèi)外的研究應(yīng)用情況，建立了矢量傳感器陣列波束形成模型，首次詳細(xì)探討矢量傳感器陣列波束形成方法的分類，定義了Ⅰ類子陣波束形成和Ⅱ類子陣波束形成以及混合波束形成方法，給出了常見(jiàn)的矢量傳感器線列陣和圓陣的陣列流形并對(duì)線列陣指向性公式

3、進(jìn)行了推導(dǎo)，討論了矢量傳感器陣列自適應(yīng)波束形成技術(shù)。 (2)本文對(duì)矢量傳感器陣列波束域高分辨率估計(jì)技術(shù)作了研究，充分利用光纖矢量傳感器所具有的優(yōu)越性，得到了別于其他常規(guī)的基于矢量傳感器的高分辨率估計(jì)方法。針對(duì)相干源信號(hào)的方位估計(jì)，本文還提出了矢量傳感器陣列平滑算法，有效的得到了相干源入射的DOA估計(jì)結(jié)果。并且結(jié)合矢量傳感器寬帶波束形成算法，給出了矢量傳感器陣列波束域方位估計(jì)算法思路。 (3)研究了矢量陣的MUSIC空間譜

4、估計(jì)方法。首次對(duì)矢量陣MUSIC算法的抗空間混疊性能進(jìn)行分析，研究表明，矢量信息的利用，使得矢量陣在空間降采樣時(shí)，仍能在全空間范圍內(nèi)對(duì)目標(biāo)無(wú)模糊定向。首次研究了自初始化迭代搜索MUSIC噪聲子空間譜的最大值來(lái)估計(jì)目標(biāo)方位，利用單個(gè)矢量水聽(tīng)器陣簇估計(jì)獲得初始參數(shù)，初始參數(shù)的求取體現(xiàn)了矢量陣的特色，使得MUSIC空間譜更快更穩(wěn)健地收斂到整體最優(yōu)值上，獲得精確的方位估計(jì)。 (4)采用矢量水聽(tīng)器均勻線陣研究了利用MUSIC算法對(duì)聲源進(jìn)行