基于MEMS矢量水听器阵列的测向技术研究

【摘要】空间信号源的波达方位角估计已经成为水声领域中的一个重要研究方向。矢量水听器与传统的声压水听器相比，有着得天独厚的优势，它可以同时获得声场中的声压信息和振速信息，为水下声信号的检测和估计提供了更为丰富的声场信息。由中北大学自主研制的MEMS矢量水听器具有体积小、质量轻、成本低、且一次性集成等优点，随着生产工艺的日益成熟和性能的不断改善，该MEMS矢量水听器将被广泛的应用于水声领域。因此，采用该MEMS矢量水听器组阵对目标测向的研究是具有重要意义的。论文的主要研究内容如下：首先，介绍了MEMS矢量水听器的仿生工作原理、理论分析了水听器的指向性，通过实验验证了矢量水听器具有良好的灵敏度和偶极子指向性，并对水听器的测向原理做了简单的介绍，为后续实验奠定了理论基础。其次，阐述了阵列信号处理的原理、传感器阵列的输出模型和常用的阵列形式。通过计算机仿真，分析MUSIC算法和ESPRIT算法对目标波达方位角估计的性能并进行对比。表明MUSIC算法的性能比ESPRIT算法更加优越，但ESPRIT算法无需谱峰搜索，计算量减小了许多。再次，对水听器阵列的误差进行了建模，理论分析了阵列误差对MUSIC算法的影响。针对阵列误差的影响，重点仿真分析幅度误差和相位误差对MUSIC算法进行波达方位角估计的影响。为减少幅相误差的影响，研究了单辅助源和辅助阵源两种校正算法，通过这两种方法实现了幅相误差的校正。最后，利用MEMS矢量水听器组成十字阵，实现了对目标的动态跟踪。对部分测试数据进行了分析处理，结果表明，利用MUSIC算法能够对矢量水听器阵列的方位角进行波达估计，并能较好的对运动目标进行方位跟踪。
【作者】陈桂英；
【导师】张文栋；张国军；
【作者基本信息】中北大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】MEMS矢量水听器；阵列信号处理；DOA估计；测向；阵列误差；

【参考文献】
[1]郑力山.美国贸易法三三七条款研究[D].辽宁大学,法律,2012,硕士.
[2]黄露.中港两地证券交易制度比较研究[D].湖南大学,金融学,2003,硕士.
[3]赵引霞.王灼及其文学创作研究[D].西北师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[4]李祥林.长春市城乡家庭对初中生体育参与影响的差异性研究[D].东北师范大学,体育人文社会学,2012,硕士.
[5]卢国锋.聚焦高考化学易错知识点(一)[J].中学化学,2014,05:46-49.
[6]谢天琪.辽宁阜新“战国红”玛瑙致色机理及结构成因研究[D].中国地质大学（北京）,矿物学岩石学矿床学,2014,硕士.
[7]梁成红.电力市场下考虑预想事故的最大输电能力研究[D].浙江大学,电力系统及其自动化,2004,硕士.
[8]臧立伟.网栅切割式MEFP战斗部成型过程数值模拟研究[D].中北大学,兵器工程,2014,硕士.
[9]罗会.合浦珠母贝经济性状的遗传分析[D].上海海洋大学,水产养殖,2013,硕士.
[10]刘晓莉.Y公司薪酬体系现状分析及对策研究[D].云南大学,工商管理,2012,硕士.
[11]陈骥,王鑫,曹久大,周兆丰.高速CCD激光位移传感器[J].光学精密工程,2008,04:611-616.
[12]许海涛.四柱式液压试验机结构分析及其优化设计[D].济南大学,机械工程,2012,硕士.
[13]徐硕.基于LabVIEW的节能型低地板车牵引供电及传动系统实时监测系统研究[D].北京交通大学,电气工程（专业学位）,2013,硕士.
[14]李俊伟.人工全膝关节置换术后患者满意度的影响因素分析[D].山东大学,外科学（专业学位）,2013,硕士.
[15]芮德繁.连续弯道环流运动与泥沙冲淤特性的数值模拟及实验[D].四川大学,2005.
[16]赵晓燕.双基地高频地波雷达抗冲击干扰方法的研究[D].哈尔滨工业大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[17]殷强.红花注射液对血小板聚集、血液流变学及血栓形成的药效学研究[D].山西医科大学,药理学,2002,硕士.
[18]严桢利.杭州经济型酒店的顾客满意度研究[D].浙江财经学院,企业管理,2012,硕士.
[19]王浩.基于纳米镊子的细胞粘弹性测试方法研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2014,硕士.
[20]孙弘.抗前列腺癌靶向药物PSA抗体偶联爱普列特的研制与药效学研究[D].复旦大学,药理学,2012,博士.
[21]黄永星.公司股东怠于清算的民事法律责任研究[D].华侨大学,法律,2013,硕士.
[22]唐仕欢,淮晓永,吕冬梅,王丽华,杨洪军,黄璐琦,王永炎.慢性阻塞性肺病中医五脏关系及其病变规律的研究[J].复杂系统与复杂性科学,2005,03:38-42.
[23]金东哲.H公司供应链风险管理问题的研究[D].上海交通大学,工商管理,2013,硕士.
[24]申玲.抗菌肽MAP28和RL4的抗真菌活性及机制研究[D].福建中医药大学,中药学,2013,硕士.
[25]李嘉明.微博体育传播研究[D].上海大学,传播学,2014,硕士.
[26]吴恒奎.基于DHT的一体化网络标识映射关键技术研究[D].北京交通大学,2011.
[27]李霖.中部六省出口绩效比较研究[D].江西财经大学,国际贸易学,2013,硕士.
[28]夏云峰.上市公司会计信息披露问题研究[D].湘潭大学,区域经济学,2001,硕士.
[29]刘志成.论高校教师心理压力及其化解[D].华中师范大学,马克思主义理论与思想政治教育,2003,硕士.
[30]闫帅军.石墨烯纳米器件的设计和电学性质研究[D].南京邮电大学,集成电路工程（专业学位）,2013,硕士.
[31]高雅.中国共产党与阿拉伯国家政党外交研究[D].上海外国语大学,阿拉伯语语言文学,2013,硕士.
[32]王嘉.磷脂酶Cγ-2参与的花生四烯酸的脂加氧酶-12代谢通路与喉鳞状细胞癌的关系及临床意义[D].河北医科大学,耳鼻咽喉科学,2013,硕士.
[33]于凤华.沃尔玛（中国）人力资源管理模式优化及保障措施研究[D].吉林大学,企业管理,2014,硕士.
[34]于皓.黑龙江广播电视塔景区经营模式研究[D].哈尔滨工业大学,高级管理人员工商管理,2013,硕士.
[35]张有锦.后勤社会化背景下高校学生宿舍管理工作探究[D].华南理工大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[36]李果.银行业结构与金融稳定[D].复旦大学,世界经济,2012,博士.
[37]王鹏.不同浓度葡萄糖对RANKL诱导RAW264.7细胞向破骨细胞分化的影响[D].吉林大学,口腔医学,2014,硕士.
[38]张纪成.聚乙烯醇的熔融加工性能研究[D].合肥工业大学,材料工程,2013,硕士.
[39]赵静.相对绩效评价应用研究[D].安徽大学,会计学,2014,硕士.
[40]孙元泉.潜艇操纵方程的递推解法[J].舰船科学技术.1993(02)
[41]晏曦.构建高校内部控制体系[J].中国国情国力,2014,02:64-66.
[42]谭永祥.论非法证据排除规则及在我国的建构[D].四川大学,法律,2003,硕士.
[43]张翼鹏.直升机水下噪声建模与分析[D].西北工业大学,水声工程,2004,硕士.
[44]杨川川.交通肇事中的“逃逸”行为研究[D].南京师范大学,法律,2012,硕士.
[45]郑涛.基于安卓智能手机的远程监视系统研究[D].西安科技大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[46]张丽丽.施工项目成本控制方法及其应用研究[D].沈阳建筑大学,管理科学与工程,2012,硕士.
[47]高振.面向ⅡS的单点登录集成技术研究[D].武汉理工大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[48]谷伟阳.山东省生产性服务业集聚及对制造业作用的实证研究[D].河北经贸大学,区域经济学,2014,硕士.
[49]汪红洲.城市化对南昌市降水的影响及预测[D].南昌大学,水利工程（专业学位）,2014,硕士.
[50]李强.“成都无缝钢管厂加热炉燃烧控制系统”通过技术鉴定[J].冶金自动化,1986,01:60.