一种用于小平台的矢量声压组合垂直阵性能研究

1

作者 刘亚东 方尔正 霍中皓 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第3期521-528,共8页

针对小平台声呐基阵对阵列结构和增益的要求,本文设计了一种由单矢量水听器与声压垂直阵组成的组合垂直声呐阵列。基于组合垂直阵的理论模型提出了一种基于平均声强器的方位估计方法,定量推导了组合垂直阵在三维空间内的增益转化情况并... 针对小平台声呐基阵对阵列结构和增益的要求,本文设计了一种由单矢量水听器与声压垂直阵组成的组合垂直声呐阵列。基于组合垂直阵的理论模型提出了一种基于平均声强器的方位估计方法,定量推导了组合垂直阵在三维空间内的增益转化情况并对组合垂直阵的频率特性进行分析。理论研究结果表明:该阵列不仅能够为垂直阵增添水平方位估计能力,而且可以通过三维空间内增益的转化将垂直阵在俯仰方向上的增益转化为水平方向上的增益。通过增益转化,N元组合垂直阵在水平方向上可获得5lg N的增益;平均声强器算法充分弱化了组合垂直阵对信号频率的要求,使其在f_(0)~2f_(0)内可以获得足够大的水平增益。海试的试验结果验证了本文理论的正确性。 展开更多

关键词 小平台声呐 组合垂直阵 矢量水听器 声压水听器 被动探测 增益转化 方位估计 平均声强器

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基于支持向量机算法的含油沉积物识别研究

2

作者 李新放 曹金凤 +2 位作者 李建伟 崔菁菁 苏天赟 《海洋科学进展》 北大核心 2025年第3期636-650,共15页

侧扫声呐图像是含油沉积物识别的主要数据源,通过分析含油沉积物在声呐图像的回波特征,基于特征进行分类和定位,从而识别油污染区域。图像特征的选择、提取和分类是此类算法的关键。本文基于高频侧扫声呐图像和专家标记信息,对图像的统... 侧扫声呐图像是含油沉积物识别的主要数据源,通过分析含油沉积物在声呐图像的回波特征,基于特征进行分类和定位,从而识别油污染区域。图像特征的选择、提取和分类是此类算法的关键。本文基于高频侧扫声呐图像和专家标记信息,对图像的统计特征、频谱特征和灰度特征等进行分析,构建图像特征向量库,然后利用不同特征组合,采用支持向量机算法构建含油沉积物识别模型,并分析对比不同特征向量组合下的算法精度。实验结果表明基于灰度特征的SVM(Support Vector Machine)算法能够识别图像中含油沉积物正确率在88%以上,本文提出的算法在含油沉积物识别中具有较高的准确率及实用性,为海洋溢油应急提供有效的数据服务和决策支持。 展开更多

关键词 支持向量机 含油沉积物 声呐图像 特征组合

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水声矢量传感器研究进展与挑战 被引量：7

3

作者 李智 杨士莪 《仪器仪表学报》 CSCD 北大核心 2024年第11期1-19,共19页

水下声信息的有效获取,是开展水声科学研究的基础。水声矢量传感是继常规声压传感之后的一类新型水下声接收技术,以矢量传感器作为核心载体,可同步共点获取完备的海洋声场信息,是新一代矢量声呐的根基。特别是与频率无关的自然余弦指向... 水下声信息的有效获取,是开展水声科学研究的基础。水声矢量传感是继常规声压传感之后的一类新型水下声接收技术,以矢量传感器作为核心载体,可同步共点获取完备的海洋声场信息,是新一代矢量声呐的根基。特别是与频率无关的自然余弦指向性和抑制各向同性海洋环境噪声的优势,使得矢量传感器在水下安防、海洋资源勘探、远程通信和环境监测等领域拥有巨大应用潜力。综述了水声矢量传感新机理探索、有源功能新材料应用、新结构与新技术发展等方面研究新进展,并对矢量传感器在甚低频、深水、平台应用和测试技术等方向未来的发展与挑战阐述了观点。 展开更多

关键词 矢量传感器 矢量水听器 水声换能器 矢量声呐 水声工程

原文传递

改进的压差式水听器侦察声纳角度测量方法

4

作者 刘明鉴 唐劲松 田振 《舰船电子工程》 2024年第2期175-179,共5页

压差式矢量水听器是现有侦察声纳体制之一,但是其角度测量原理假设阵元间隔远小于波长,严重地影响了测角精度,因此需要对压差式矢量水听器的角度测量方法进行改进。提出两种角度测量的改进方法,一是压差矢量幅比反函数多项式拟合方法,... 压差式矢量水听器是现有侦察声纳体制之一,但是其角度测量原理假设阵元间隔远小于波长,严重地影响了测角精度,因此需要对压差式矢量水听器的角度测量方法进行改进。提出两种角度测量的改进方法,一是压差矢量幅比反函数多项式拟合方法,通过对压差矢量幅度比与角度函数的反函数多项式逼近,利用压差矢量幅度比估计角度;二是比相测角信息融合方法,利用余弦偶极子和正弦偶极子分别进行比相测角,采用角度的预估值确定融合比,对两个比相结果进行信息融合。仿真结果验证了两种改进方法的有效性。 展开更多

关键词 侦察声纳 压差式矢量水听器 角度测量 比相法 多项式拟合 信息融合

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智能算法在声呐目标识别中的应用研究

5

作者 张钰竹 《电声技术》 2024年第9期53-56,共4页

随着人工智能技术的快速发展,智能算法在声呐目标识别领域的应用逐渐成为研究热点。概述神经网络、支持向量机、深度学习等智能算法的基本原理及其在声呐目标识别中的应用优势。详细讨论数据预处理与特征提取策略、模型选择与训练策略... 随着人工智能技术的快速发展,智能算法在声呐目标识别领域的应用逐渐成为研究热点。概述神经网络、支持向量机、深度学习等智能算法的基本原理及其在声呐目标识别中的应用优势。详细讨论数据预处理与特征提取策略、模型选择与训练策略、识别性能评估与优化策略,为声呐目标识别的实际应用提供全面指导。对于实时性与健壮性对算法选择的影响,提出了针对不同任务特性的算法选择策略。基于智能算法的应用实践,提出了融合与创新的发展建议,以期推动声呐技术的进一步发展。 展开更多

关键词 智能算法 声呐目标识别 神经网络 支持向量机 深度学习

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基于能量测量的声呐渗流矢量法及其应用 被引量：11

6

作者 胡盛斌 杜国平 +3 位作者 徐国元 周天忠 钟有信 石重庆 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2143-2154,共12页

为准确测定天然流场和人工流场下的地下水渗漏隐患,从能量测量的角度提出了一种水文地质测井的新方法——声呐渗流矢量法,系统地介绍了该方法的基本理论、原型仪器和测试步骤等内容。以时差法测量原理为基础,融合了矢量声呐技术、航空... 为准确测定天然流场和人工流场下的地下水渗漏隐患,从能量测量的角度提出了一种水文地质测井的新方法——声呐渗流矢量法,系统地介绍了该方法的基本理论、原型仪器和测试步骤等内容。以时差法测量原理为基础,融合了矢量声呐技术、航空定向技术、压力传导技术、GPS定位等多种新技术,自主研发了声呐渗流测量仪及其显控软件,能够准确测定渗漏部位、渗漏通道以及流速、流向、流量等量化指标。并以富水地层地下连续墙基坑为工程案例,建立三维可视化渗流场成像系统,揭示三维空间渗流场分布特征,动态指导基坑渗控设计和堵漏处理,通过复测验证堵漏处理效果。结果表明:声呐渗流矢量法能够实现地下工程渗漏缺陷精准定位,在无强噪声干扰的情况下,检测结果完全满足工程渗控需要;提出以渗透流速为主、单孔渗流量和渗透系数为辅的基坑渗漏风险预警分级判定指标;结合地质勘察、监测预警、现场巡查、应急处置等手段,与其他方法相互验证,提前采取处理措施,有效规避渗漏水风险。 展开更多

关键词 能量测量 矢量声呐 时差法 水文地质测井 渗漏 渗流场

原文传递

基于SVM的海底声纳图像底质识别 被引量：9

7

作者 熊明宽 吴自银 +2 位作者 李守军 罗孝文 唐秋华 《海洋通报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期409-414,共6页

对海底底质声纳图像分割,提取单元特征向量进行主成份分析,选取均值、标准差、对比度、相关系数、能量及同质性作为训练特征向量,优化支持向量机(SVM)参数。利用多分类SVM对砂、礁石、泥进行训练,有效、快速地分离出了3种底质类型,测试... 对海底底质声纳图像分割,提取单元特征向量进行主成份分析,选取均值、标准差、对比度、相关系数、能量及同质性作为训练特征向量,优化支持向量机(SVM)参数。利用多分类SVM对砂、礁石、泥进行训练,有效、快速地分离出了3种底质类型,测试精度高于80%,表明该方法可有效用于海底底质声纳图像的识别和分类。 展开更多

关键词 支持向量机(SVM) 声纳灰度图像 参数优化 特征向量

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矢量水听器拖曳阵的信号模拟器设计 被引量：2

8

作者 李磊 吴培荣 +1 位作者 邓红超 蔡惠智 《应用声学》 CSCD 北大核心 2010年第1期28-35,共8页

本文中所设计的基于矢量水听器的拖线阵声纳模拟器,仿真了拖线阵的拖船干扰时域信号和空间传播特性,以及矢量水听器偶极子指向性。对于拖船干扰的仿真用Ecs模型来设定宽带功率谱,以AR模型来拟合指定功率谱,利用海底、海面对声场的一次... 本文中所设计的基于矢量水听器的拖线阵声纳模拟器,仿真了拖线阵的拖船干扰时域信号和空间传播特性,以及矢量水听器偶极子指向性。对于拖船干扰的仿真用Ecs模型来设定宽带功率谱,以AR模型来拟合指定功率谱,利用海底、海面对声场的一次反射作用仿真了拖船干扰的空间多途信道。利用插值滤波器的方法按照设定的时间精度仿真了宽带信号的阵元间精确延时。处理该模拟器所产生阵元时空采样仿真信号而得到的波束形成结果验证了该模拟器的有效性。 展开更多

关键词 拖曳线列阵声纳 矢量水听器 声纳模拟器

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一种基于支持向量机的目标定位方法 被引量：6

9

作者 潘翔 李洁冰 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期482-484,489,共4页

为了提高声纳在浅水域的性能,提出了一种基于统计学习理论的目标识别器的目标定位方法.该方法选择支持向量机(SVM)作为学习算法的核心.从已知训练样本得到多通道数据的协方差矩阵,将得到的矩阵转化为SVM的输入多维特征向量,并训练SVM而... 为了提高声纳在浅水域的性能,提出了一种基于统计学习理论的目标识别器的目标定位方法.该方法选择支持向量机(SVM)作为学习算法的核心.从已知训练样本得到多通道数据的协方差矩阵,将得到的矩阵转化为SVM的输入多维特征向量,并训练SVM而获得权向量.利用此权向量和SVM输出估计,可以得到目标位置信息.理论推导和仿真结果表明,与多重信号分类(MUSIC)算法相比较,该方法具有高的定位精度和快的收敛速度.该方法能有效地对在平面波模型下的目标进行测向,并具有鲁棒性. 展开更多

关键词 支持向量机 目标定位 声纳

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基于倒谱分析的被动水声目标分类 被引量：9

10

作者 田杰 张春华 +2 位作者 刘维 黄海宁 薛山花 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2005年第10期1708-1710,共3页

被动声纳捕捉的目标一般是船舶或鱼雷的辐射噪声。该辐射噪声可视为周期性激励与信道传递函数的卷积构成。利用同态分析进行目标分类,即通过倒谱分析将各噪声分量变为线性相加关系,实现各信号分量以及信道的分离,以便提取信号特征进行... 被动声纳捕捉的目标一般是船舶或鱼雷的辐射噪声。该辐射噪声可视为周期性激励与信道传递函数的卷积构成。利用同态分析进行目标分类,即通过倒谱分析将各噪声分量变为线性相加关系,实现各信号分量以及信道的分离,以便提取信号特征进行分类。通过对实际信号的分析,证明水声信号的倒谱特征在概率意义上含有比较稳定的类别信息,基于支持向量机的分类实验结果,说明了根据倒谱特征识别被动水声目标的可行性。 展开更多

关键词 倒谱 被动声纳 目标分类 支持向量机

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基于矢量水听器的被动声制导系统的研究 被引量：11

11

作者 赵俊渭 陈华伟 李金明 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2004年第1期25-29,共5页

由于任何水下运动目标,在水中航行时均会产生各种辐射噪声.火箭助飞末制导深弹入水后,在下沉过程中,即可利用深弹头部安装的声学探测系统(声呐)接收水中运动目标的辐射噪声.该噪声经过相关处理后,就可给出水下目标相对于深弹的方位信息... 由于任何水下运动目标,在水中航行时均会产生各种辐射噪声.火箭助飞末制导深弹入水后,在下沉过程中,即可利用深弹头部安装的声学探测系统(声呐)接收水中运动目标的辐射噪声.该噪声经过相关处理后,就可给出水下目标相对于深弹的方位信息.这时,深弹利用尾部加装的舵机,可不断地调整弹体的下沉方向,以靠近水下运动目标.该研究对提高深弹的水下命中率具有重要意义.提出采用矢量水听器阵作为声呐被动测向系统的接收基阵,并对矢量水听器阵的测向原理、数学模型及仿真实验进行了论述.实验结果表明:本文提出的被动测向系统,用一片DSP芯片即可实现,其测向均方误差在20以内,具有测向精度高、体积小、重量轻、成本低、可工作于宽带和低频等优点. 展开更多

关键词 矢量水听器 被动声制导系统 被动测向 声制导原理 水下运动目标 火箭式末制导深弹

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基于矢量水听器双基地声呐前向干扰抑制技术 被引量：2

12

作者 马书磊 乔长城 朱秀珍 《电声技术》 2016年第2期47-51,共5页

针对双基地声呐系统中存在特殊的直达声及前向散射等前向干扰,提出了矢量水听器在主动声呐系统应用的概念。利用矢量水听器可电子旋转的单边组合指向性,结合姿态传感器可实时抑制强前向干扰。分析并仿真了矢量水听器声压和振速通道灵敏... 针对双基地声呐系统中存在特殊的直达声及前向散射等前向干扰,提出了矢量水听器在主动声呐系统应用的概念。利用矢量水听器可电子旋转的单边组合指向性,结合姿态传感器可实时抑制强前向干扰。分析并仿真了矢量水听器声压和振速通道灵敏度和相位一致性对干扰抑制效果的影响,为双基地矢量声呐的理论和实验研究奠定了基础。 展开更多

关键词 矢量水听器 双基地主动声呐 前向干扰 通道一致性

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基于SVM算法和GLCM的侧扫声纳影像分类研究 被引量：13

13

作者 郭军 马金凤 王爱学 《测绘与空间地理信息》 2015年第3期60-63,共4页

根据侧扫声纳影像的特征,提出一种基于SVM和GLCM的侧扫声纳影像分类方法,利用灰度共生矩阵提取其纹理特征,采用主成分分析法对纹理特征进行筛选,选择适合侧扫声纳影像的最佳纹理特征,结合侧扫声纳影像的回波强度,应用支持向量机对侧扫... 根据侧扫声纳影像的特征,提出一种基于SVM和GLCM的侧扫声纳影像分类方法,利用灰度共生矩阵提取其纹理特征,采用主成分分析法对纹理特征进行筛选,选择适合侧扫声纳影像的最佳纹理特征,结合侧扫声纳影像的回波强度,应用支持向量机对侧扫声纳影像进行分类。研究结果表明,纹理特征结合回波强度的支持向量机分类精度高于只依靠回波强度的支持向量机分类精度。 展开更多

关键词 侧扫声纳图像 支持向量机 灰度共生矩阵 纹理分析

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基于Contourlet变换的海底声纳图像特征提取与分类 被引量：10

14

作者 李庆武 石丹 霍冠英 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期163-168,共6页

1引言海底底质的声学探测与分类具有十分重要的意义,一直是海洋地质、水下工程地质、海底矿产资源、海洋渔业和水下通讯等领域重要的研究内容。由于水下成像环境的特殊性,水下声纳图像仅有的分类依据是与海底回波强度相对应的灰度声图... 1引言海底底质的声学探测与分类具有十分重要的意义,一直是海洋地质、水下工程地质、海底矿产资源、海洋渔业和水下通讯等领域重要的研究内容。由于水下成像环境的特殊性,水下声纳图像仅有的分类依据是与海底回波强度相对应的灰度声图。回波强度是个复杂的物理量,同发射频率、底质类型、掠射角等多种因素有关,不同的底质类型可能有相同的回波强度。 展开更多

关键词 声纳图像 CONTOURLET变换 纹理特征 支持向量机 底质分类

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基于水平集和支持向量机的图像声呐目标识别 被引量：20

15

作者 许文海 续元君 +1 位作者 董丽丽 李瑛 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期49-55,共7页

为了能实现水下遇险目标的精确定位,首先要对声呐所获取的图像进行目标识别。利用水平集法获得水下声呐图像中目标轮廓后,提取目标轮廓的7个不变矩作为特征矢量,并将获取的不变矩特征输入到已经训练好的支持向量机中进行识别,从而得到... 为了能实现水下遇险目标的精确定位,首先要对声呐所获取的图像进行目标识别。利用水平集法获得水下声呐图像中目标轮廓后,提取目标轮廓的7个不变矩作为特征矢量,并将获取的不变矩特征输入到已经训练好的支持向量机中进行识别,从而得到识别结果。所使用的识别方法综合了基于水平集提取轮廓的长处,不变矩的位移、尺度、旋转不变性的特点和支持向量机在小样本、非线性模式识别中的独特优势。实验结果表明:该方法对高分辨率图像声呐具有较高的识别率和较低的误判率,对原始声呐图像的目标识别率高达99%,对加入方差为0.09的高斯噪声的声呐图像的目标识别率可以达到97%。 展开更多

关键词 声呐 目标识别 水平集 不变矩 支持向量机

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水下声接收基阵多波束形成的实验研究 被引量：1

16

作者 郭祺丽 孙超 《鱼雷技术》 2005年第1期46-48,共3页

波束形成系统是声纳的核心部件之一, 是声纳具有良好的战术技术性能的基础。波束形成中的一个重要问题是波束图的优化设计。在实际应用中, 采用理想阵列流形设计波束往往会引起实际波束的性能下降。本文结合实际水下声接收系统, 深入研... 波束形成系统是声纳的核心部件之一, 是声纳具有良好的战术技术性能的基础。波束形成中的一个重要问题是波束图的优化设计。在实际应用中, 采用理想阵列流形设计波束往往会引起实际波束的性能下降。本文结合实际水下声接收系统, 深入研究了声纳基阵的多波束优化设计问题。文中由测量数据得到实测阵列流形, 进而利用此实测阵列流形进行波束图的优化设计。仿真结果表明了这种方法的有效性。 展开更多

关键词 波束形成 声纳 实测阵列流形

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基于二阶锥的扩展式矢量阵宽带恒定束宽稳健性设计 被引量：2

17

作者 邱宏安 郭兵勇 +1 位作者 尚娟 王永亮 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期239-244,共6页

提出基于二阶锥的低频八臂扩展式矢量阵宽带恒定束宽波束形成设计方法。利用矢量传感器组合特点,采用二阶锥方法设计满足稳健性要求的低旁瓣期望波束,然后利用二阶锥设计满足期望波束的宽带恒定束宽波束。较好地解决了波束稳健性、低旁... 提出基于二阶锥的低频八臂扩展式矢量阵宽带恒定束宽波束形成设计方法。利用矢量传感器组合特点,采用二阶锥方法设计满足稳健性要求的低旁瓣期望波束,然后利用二阶锥设计满足期望波束的宽带恒定束宽波束。较好地解决了波束稳健性、低旁瓣和恒定束宽问题,仿真分析表明,对于基阵位置误差,该宽带波束形成器具备了稳健性、低旁瓣和宽带恒定束宽等特性。 展开更多

关键词 波束形成 矢量传感器阵 声纳 最优化 宽带恒定束宽 稳健性

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基于多普勒频移的双基地声纳目标速度测量 被引量：2

18

作者 杨丽 张明敏 刘丹丹 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2009年第11期2622-2625,共4页

针对单基地声纳仅可获得目标的径向速度以及双基地声纳有大量冗余信息的问题,提出利用单/双基地复合工作的声纳系统求解目标二维速度矢量(速度大小、航向)的方法。为了获得目标的二维速度矢量,在双基地声纳系统中,分析了双基地声纳多普... 针对单基地声纳仅可获得目标的径向速度以及双基地声纳有大量冗余信息的问题,提出利用单/双基地复合工作的声纳系统求解目标二维速度矢量(速度大小、航向)的方法。为了获得目标的二维速度矢量,在双基地声纳系统中,分析了双基地声纳多普勒频移的特性,并与单基地作了比较;结合单、双基地所获得的多普勒频移特性信息,给出了目标二维速度矢量的两种计算方法;并对目标速度测量误差进行了分析。结果表明,采用单/双基地复合工作的声纳系统,可以完成目标二维速度矢量的测量,而测量误差则与系统的频移分辨力及目标与收、发基地间的相对位置有关。 展开更多

关键词 双基地声纳 多普勒频移 目标测速 测速误差

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猎雷具定位水中悬浮目标的方法

19

作者 张琦 马爱民 崔鹏 《指挥控制与仿真》 2012年第3期27-30,共4页

猎雷具的前视声纳在发现锚雷时,无法解算其位置坐标,从而使猎雷具无法准确、安全地消灭锚雷,影响了猎雷具的作战效能,因此利用目标在声纳波束中的临界状态,结合单位波束的方向性特点,提出了对水中悬浮目标进行定位的方法,并根据实际作... 猎雷具的前视声纳在发现锚雷时,无法解算其位置坐标,从而使猎雷具无法准确、安全地消灭锚雷,影响了猎雷具的作战效能,因此利用目标在声纳波束中的临界状态,结合单位波束的方向性特点,提出了对水中悬浮目标进行定位的方法,并根据实际作战环境,对计算结果进行了修正,完善了解算模型。 展开更多

关键词 声纳波束 悬浮目标 位移矢量 声纳俯角

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矢量水听器线列阵的被动合成孔径技术 被引量：7

20

作者 何心怡 蒋兴舟 李启虎 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 北大核心 2003年第6期799-803,共5页

针对拖曳线列阵声纳的方位估计问题 ,提出了由矢量水听器构成线列阵 ,运用被动合成孔径技术来提高方位估计性能的方法 .该方法利用矢量水听器本身所具有的 cosθ形式的指向性 ,从而克服了由传统声压水听器构成的线列阵所固有的左右舷模... 针对拖曳线列阵声纳的方位估计问题 ,提出了由矢量水听器构成线列阵 ,运用被动合成孔径技术来提高方位估计性能的方法 .该方法利用矢量水听器本身所具有的 cosθ形式的指向性 ,从而克服了由传统声压水听器构成的线列阵所固有的左右舷模糊问题 ;利用舰船噪声低频段的线谱成分 ,采用被动合成孔径技术实现有效孔径的扩展 ,从而以小物理孔径的拖线阵达到大物理孔径拖线阵才具有的方位分辨力 .通过仿真实验 ,验证了该方法的可行性和有效性 . 展开更多

关键词 拖曳线列阵声纳 方位估计 矢量水听器 左右舷模糊 线谱 被动合成孔径技术

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