多矢量水听器的数据融合技术研究硕士论文

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1、分类号：UDC：密级：编号：工学硕士学位论文多矢量水听器的数据融合技术研究硕士研究生：指导教师：学位级别：学科、专业：所在单位：论文提交日期：论文答辩日期：学位授予单位：张驰杨德森教授工学硕士水声工程水声工程学院2011年2月25日2011年3月22日哈尔滨工程大学r■一ClassifiedIndex：^U．D．C：入，●J^o▲ADissertationfortheDegreeofM．EngResearchofDataFusionTechnologyBasedonMulti-—VectorHydrophonesCa

2、ndidate：Supervisor：AcademicDegreeAppliedfor：Specialty：DateofSubmission：DateofOralExamination：University：ZhangChiProf．YangDesenMasterofEngineeringUnderwaterAcousticEngineeringFeb．25，2011Mar．22，2009HarbinEngineeringUniversity^吩·，气1^、1^，1_lI』j，●，A哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本

3、人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(鑫拿)：云以己幽日期：弘ff年Z月湘哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留

4、并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(口在授予学位后即可口在授予学位12个月后口解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者c签字)：乏扒珏同期：P‘1年；月叩导师(签字)：矽{．1年专戳乳’r’，／≮’6、^一．．—了^，●产

5、▲●√多矢量水听器的数据融合技术研究摘要矢量水听器及其阵列越来越广泛的应用于水声领域，虽然矢量水听器本身已具有了定向估计的性能，但是其定向精度有限，抗干扰能力较差，为了进一步提高矢量水听器的定向估计精度，本文利用数据融合技术对多矢量水听器及其阵列进行联合处理，从而更大程度上发挥矢量水听器的检测性能，使其发挥更大的作用。本文首先研究了多矢量水听器的决策级融合算法，推导了适用于矢量水听器定向估计的最优加权最小二乘算法，有限窗加权最小二乘算法及自适应加权最小二乘算法，比较了三种算法的适用范围与特性。由于自适应加权算法同时考

6、虑了水听器自身性能及环境噪声的综合影响，可以更真实地反映矢量水听器的检测性能。同时研究了基于声强流的数据级融合算法，相比较传统的平均声强法，融合声强法利用了更多的声强冗余信息，提高了定向精度。又研究了基于直方图统计法的宽带信号融合算法，结果表明，在信噪比一定的条件下，选取合适的矢量水听器数量可以得到最优的融合效果。其次研究了矢量水听器阵列的决策级融合算法，通过多阵列空间布放位置不同的差异性，将每个阵列的定向估计结果进行融合处理，能够提高阵列在不同入射角度时的定向精度。又通过预方位估计选取不同的参考阵列，将其它阵列的协

7、方差矩阵通过变换矩阵变换到参考阵列的空间坐标上，再对多阵列的协方差矩阵进行加权融合，结果表明，由于数据级融合算法考虑了阵元间的相关性，不但提高了阵列增益，抑制了噪声，并且提高了阵列的定向精度及稳健性。同时探讨了障板条件下矢量阵的定向估计方法，建立了障板条件下矢量水听器的信号处理模型，推导了障板条件下的波束形成算法。分析表明，阵列与刚性障板在满足一定的间距、频率、入射角度条件时，可以得到比自由场中更大的阵增益。最后对松花湖试验数据进行处理，通过对实验结果的分析，在实际应用中，多矢量水听器的融合算法不但能够有效提高定向估

8、计精度，并且可以提高矢量水听器的抗干扰能力。阵列的融合算法可以在一定程度上提高定向精度，消除矢量阵对方位的敏感。关键词：矢量水听器；矢量水听器阵列；数据融合；定向估计；最小二乘估计哈尔滨T程大学硕十学何论文一，t^6V叙^·，多矢量水听器的数据融合技术研究ABSTRACTVectorhydrophoneandVectorhydrophonear