2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、將MEMS技術(shù)應(yīng)用于水聽器的研制是一種新的嘗試。由中北大學(xué)自主研制的新型MEMS矢量水聽器,具有體積小、矢量性、批量制造、一致性好且成本低等優(yōu)勢,其制作工藝和性能日趨成熟,因此研究基于MEMS矢量水聽器陣列的聲目標(biāo)定向定位技術(shù)對其工程化應(yīng)用具有重要的意義。
  本論文系統(tǒng)研究了聲矢量陣列信號處理的相關(guān)內(nèi)容,通過數(shù)學(xué)建模、理論分析、算法仿真和MEMS矢量水聽器陣列實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理等各個(gè)方面,測試了所提各種算法的性能,檢驗(yàn)了MEMS矢量

2、水聽器的工程實(shí)用性。論文主要研究成果有:
 ?。?)根據(jù)蓋氏圓盤定理,提出了聲矢量陣列的蓋氏圓信號源數(shù)估計(jì)方法(GDE-V)及其修正形式(MGDE-V),給出了判斷信號源數(shù)的準(zhǔn)則,并通過在信號源相干時(shí)對協(xié)方差矩陣的修正,解決了相干信號源數(shù)的判斷。仿真實(shí)驗(yàn)表明,GDE-V和MGDE-V方法可有效發(fā)揮矢量陣列的優(yōu)勢,與傳統(tǒng)聲壓陣列相比,有更強(qiáng)的角度分辨能力,在左右舷聲源分辨、相干聲源分辨、低信噪比、小快拍數(shù)等方面具有更高的分辨概率,同

3、時(shí)在相同陣列孔徑下能分辨更多的信號源數(shù)。
  (2)通過對聲矢量陣列協(xié)方差矩陣的重構(gòu)和引導(dǎo)方位的自適應(yīng)選取,提出了聲矢量陣列的求根MUSIC算法,同時(shí)為減少計(jì)算量,又提出其實(shí)值化形式。理論推導(dǎo)和仿真實(shí)驗(yàn)表明,所提算法在低信噪比、小快拍數(shù)情況下的估計(jì)性能要優(yōu)于傳統(tǒng)聲壓陣列的求根MUSIC算法。同時(shí)在MEMS水聽器陣列的湖試實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了應(yīng)用,準(zhǔn)確估計(jì)了聲源的方位,并成功跟蹤了機(jī)動船的運(yùn)行軌跡。
  (3)提出了聲壓振速聯(lián)合處理的

4、MUSIC算法。通過對觀測方向的選擇,將矢量水聽器的振速輸出進(jìn)行投影,以此構(gòu)成聲壓振速的互協(xié)方差矩陣,并通過特征分解實(shí)現(xiàn)聲源的DOA估計(jì)。仿真實(shí)驗(yàn)表明了該算法在各向同性噪聲場中具有比傳統(tǒng)聲壓陣列的MUSIC算法更好的估計(jì)性能,同時(shí)也在MEMS矢量水聽器陣列的湖試實(shí)驗(yàn)中得到成功應(yīng)用。
 ?。?)結(jié)合二維MEMS矢量水聽器的特點(diǎn),分析了各種類型誤差對陣列性能影響的表達(dá)式,建立了在誤差影響下的矢量陣列信號模型,并進(jìn)一步提出了矢量陣列誤差

5、的自校正算法,最后通過仿真實(shí)驗(yàn)和MEMS矢量水聽器陣列的湖試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證。
 ?。?)為解決非均勻結(jié)構(gòu)矢量陣列的DOA估計(jì),詳細(xì)推導(dǎo)了四種常見非均勻結(jié)構(gòu)矢量陣列的時(shí)延表達(dá)式,形成各陣列導(dǎo)向向量,提出了非均勻結(jié)構(gòu)矢量陣列的MUSIC算法,并通過選擇各陣列中性能最優(yōu)的陣元結(jié)構(gòu)設(shè)置,統(tǒng)計(jì)了各陣列在DOA估計(jì)中隨信噪比和快拍數(shù)變化的成功概率和均方根誤差,仿真實(shí)驗(yàn)表明,非均勻線陣在低信噪比和小快拍數(shù)的情況下具有更高的估計(jì)性能。

6、 ?。?)結(jié)合MEMS矢量水聽器陣列在不同環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分別從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理、環(huán)境噪聲測量、聲壓振速相關(guān)性、矢量陣陣增益、方位估計(jì)等多個(gè)方面進(jìn)行了分析與討論,驗(yàn)證了文中所提算法的實(shí)用性,同時(shí)為MEMS矢量水聽器的工程應(yīng)用提供技術(shù)支撐。
  論文主要創(chuàng)新有:
  (1)提出了矢量陣列信號源數(shù)估計(jì)的蓋氏圓方法,使得矢量陣列在信號源數(shù)估計(jì)方面的性能得到提升;
  (2)提出了矢量陣列的Root-MUSIC算法及其實(shí)值化形

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