基于MEMS矢量水聽器陣列的測向技術(shù)研究.pdf

1、空間信號源的波達方位角估計已經(jīng)成為水聲領(lǐng)域中的一個重要研究方向。矢量水聽器與傳統(tǒng)的聲壓水聽器相比,有著得天獨厚的優(yōu)勢,它可以同時獲得聲場中的聲壓信息和振速信息,為水下聲信號的檢測和估計提供了更為豐富的聲場信息。由中北大學自主研制的MEMS矢量水聽器具有體積小、質(zhì)量輕、成本低、且一次性集成等優(yōu)點,隨著生產(chǎn)工藝的日益成熟和性能的不斷改善,該MEMS矢量水聽器將被廣泛的應(yīng)用于水聲領(lǐng)域。因此,采用該MEMS矢量水聽器組陣對目標測向的研究是具有重

2、要意義的。論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　首先,介紹了MEMS矢量水聽器的仿生工作原理、理論分析了水聽器的指向性,通過實驗驗證了矢量水聽器具有良好的靈敏度和偶極子指向性,并對水聽器的測向原理做了簡單的介紹,為后續(xù)實驗奠定了理論基礎(chǔ)。
　　其次,闡述了陣列信號處理的原理、傳感器陣列的輸出模型和常用的陣列形式。通過計算機仿真,分析MUSIC算法和ESPRIT算法對目標波達方位角估計的性能并進行對比。表明MUSIC算法的性能比ESP

3、RIT算法更加優(yōu)越,但ESPRIT算法無需譜峰搜索,計算量減小了許多。
　　再次,對水聽器陣列的誤差進行了建模,理論分析了陣列誤差對MUSIC算法的影響。針對陣列誤差的影響,重點仿真分析幅度誤差和相位誤差對MUSIC算法進行波達方位角估計的影響。為減少幅相誤差的影響,研究了單輔助源和輔助陣源兩種校正算法,通過這兩種方法實現(xiàn)了幅相誤差的校正。
　　最后,利用MEMS矢量水聽器組成十字陣,實現(xiàn)了對目標的動態(tài)跟蹤。對部分測試數(shù)據(jù)進