時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡被動(dòng)定位技術(shù)研究.pdf

1、本文以目標(biāo)被動(dòng)定位為背景，研究了基于時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡的目標(biāo)被動(dòng)定位技術(shù)。其目的在于：研究基于時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)的目標(biāo)被動(dòng)定位算法。 論文的主要研究工作集中在以下幾個(gè)方面： 第一，基于射線傳播模型，根據(jù)聲場(chǎng)的互易性原理，討論了時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡定位的基本原理，推導(dǎo)了時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡定位的基本公式，建立了單元、二元、多元聲壓傳感器和矢量傳感器時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡被動(dòng)定位模型。研究表明，實(shí)現(xiàn)時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡被動(dòng)定位的關(guān)鍵是信道建模與實(shí)際海洋傳播信道的匹配程度，也就是

2、主動(dòng)時(shí)間反轉(zhuǎn)聚焦過(guò)程在信號(hào)處理中實(shí)現(xiàn)的程度。 第二，用仿真數(shù)據(jù)驗(yàn)證了算法和程序的正確性，評(píng)估了時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡被動(dòng)定位算法的性能。利用射線傳播模型計(jì)算了信道的傳遞函數(shù)；根據(jù)各被動(dòng)定位公式，進(jìn)行了目標(biāo)二維(距傳感器水平距離和水下深度)被動(dòng)定位處理。仿真數(shù)據(jù)處理結(jié)果表明：時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡被動(dòng)定位算法能實(shí)現(xiàn)被動(dòng)定位，且定位的精度達(dá)到了搜索步長(zhǎng)(論文處理的最小步長(zhǎng)是水平5米，深度2米)；單水聽(tīng)器時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡被動(dòng)定位技術(shù)檢測(cè)能力達(dá)-8dB，且隨著陣元數(shù)

3、增加，檢測(cè)能力也隨之提高。仿真結(jié)果還表明：時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡處理增益不小于平面波假設(shè)下的處理增益。 第三，處理了垂直陣海上試驗(yàn)數(shù)據(jù)，揭示了時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡潛在的應(yīng)用價(jià)值。海試數(shù)據(jù)處理表明：?jiǎn)卧晧?、矢量傳感器時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡處理即可實(shí)現(xiàn)被動(dòng)定位；多元聲壓傳感器陣時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡的檢測(cè)能力明顯提高。但海試數(shù)據(jù)時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡處理的定位精度遠(yuǎn)不如仿真數(shù)據(jù)處理結(jié)果，這就提出了時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡被動(dòng)定位新的研究?jī)?nèi)容，即信道建模的正確性和算法的寬容性研究。 第四，進(jìn)行了

4、時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡技術(shù)初步應(yīng)用研究。物理時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)聚焦，自適應(yīng)地克服多途效應(yīng)對(duì)聲納性能的不利影響。湖試表明，采用物理時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡和被動(dòng)時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡方法，均可提高在混響限制條件下的檢測(cè)能力，提高目標(biāo)信混比。改善信道多途效應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)被動(dòng)測(cè)距性能影響，同樣也有時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡被動(dòng)定位技術(shù)的用武之地，文中進(jìn)行了理論分析及仿真研究。 第五，矢量水聽(tīng)器時(shí)間反轉(zhuǎn)鏡被動(dòng)定位技術(shù)研究。海洋傳播的聲信息既有標(biāo)量信號(hào)，也有矢量信號(hào)。聲壓是標(biāo)量，振速信號(hào)是矢量。