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摘要拖曳式线列阵声纳依靠其性能上的优势，已成为目前反潜战的重要装备，而低频大孔径的拖曳线列阵是现代声呐技术发展的主要方向之一。柔性的拖曳阵在水下拖动时受拖船拖动及海流等的扰动，其形状必然会发生变化，不是简单的直线。如果不考虑阵形的变化仍然假设拖曳阵是直线阵，则常用的自适应波束形成算法的性能将急剧恶化甚至失效，因此拖曳阵的阵形估计问题非常重要。本论文介绍了几种不同的阵形估计方法，如借助外部装置法，求解 Paidoussis 方程法，有源估计方法，并对其中一些方法在 MATLAB 环境下进行了阵形估计仿真实验，结果表明上述方法可以有效解决阵形估计问题。 7992
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关键词 拖曳阵 阵形估计 外部装置 有源估计 求解方程 仿真 Title Research on Towed Line Array Shape Estimation Methods
Abstract
The towed line array sonar has become an important equipment in
antisubmarine warfare ,relying on its advantages .The towed line array
which has low frequency and large apertures is the main developing
direction of the modern sonar’s technology .The dynamical behavior of a
thin flexible array towed through the water is perturbed by the towing ship
and ocean flow .And its shape will change ,not simply linear .So the
estimation of the towed array’s shape is very important .This paper
introduces several different methods of estimating an array’s shape ,such
as using external devices ,solving the Paidoussis equation and active
estimation .And this paper makes some MATLAB simulations ,too . By the
comparison and introduction of different methods ,this paper highlights
the importance of the array shape's estimation .
Keywords: towed array ,array shape estimation ,external device ,active
estimation ,solving equations ,simulation
目 次
1 绪论.1
1.1 研究背景及意义. 1
1.2 当前研究与进展. 1
2 拖曳阵阵形估计方法.3
2.1 借助外部装置的阵型估计. 3
2.2 求解 Paidoussis 方程的阵形估计 4
2.3 阵列形状有源估计方法 .7
2.3.1 利用三个分时出现的辅助源对阵形估计.7
2.3.2 利用三个同时出现的辅助源对阵形估计.9
2.3.3 利用单个声源的特征向量对阵形估计10
3 仿真实验10
3.1 MATLAB 简介10
3.1.1 MATLAB 的基本应用11
3.1.2 MATLAB 的特点11
3.1.3 MATLAB 的优势.11
3.2 基于外部装置的阵形估计方法仿真13
3.3 利用 3 个分时出现的辅助源对阵元位置估计的仿真.15
结论 28
致谢 … 29
参考文献30
1 绪论
拖曳式线列阵声纳是在距船舰尾部一定距离上拖曳一个声接收系统，通过接收并
处理航行目标自身辐射的噪声或者通过接收目标反射回来的主动信号的回波，检测目
标的有无并估计相关参数。拖曳式线列阵声纳目前已经成为探测辐射噪声日益降低的
潜艇的重要手段。而柔性拖曳阵在水下拖动时受拖船拖动以及海流等的扰动，因此拖
曳阵的阵形不是简单的直线，需要我们去估计它的形状。本论文主要研究了拖曳阵阵
形估计的问题，通过不同方法对拖曳阵阵形进行估计。
1.1 研究背景及意义
近年来，由于潜艇技术的革新和声隐身技术、水声对抗技术的进步，使得传统的
声纳作用距离大幅度降低，在应用效能上面临严重的挑战。如何提高对安静型潜艇的
探测能力，成为现代反潜战的关键。
拖曳式线列阵声纳相对于传统的安装在舰艇外壳上的舰壳声纳的优点在于：拖曳