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研究生:曾宇淩
研究生(外文):Yu-LingTzeng
論文名稱:應用適應性時間反轉法於聲源定位與訊號還原之研究
論文名稱(外文):Application of Adaptive Time Reversalto Source Localization and Signal Restoration
指導教授:涂季平
指導教授(外文):Gee-Pinn Too
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:系統及船舶機電工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:100
中文關鍵詞:船艦噪聲建模時反法適應性時反法卡爾曼濾波器
外文關鍵詞:modeling of ship’s radiated noisetime reversaladaptive time reversalKalman filter
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每艘船艦的機械結構皆有所差異,導致所發出的噪聲頻譜結構也不盡相同,尤其是由轉軸頻率及共振頻率所組成的線譜,在同一航速下,每艘船艦皆對應不同的線譜,故線譜結構適合用於船艦辨識。為能辨識船艦,須有效的將接收訊號還原至發射訊號,在還原訊號前須先掌握聲源位置,故進行聲源辨識前,訊號還原與聲源定位是不可或缺的。本研究應用適應性時反法進行聲源定位與訊號還原,結果顯示適應性時反法能透過接收訊號,有效的掌握聲源訊號與聲源位置,以符合船艦辨識的要求。最後應用卡爾曼濾波器,透過定位點追蹤船艦移動路徑、船速等動態特性,並確定聲源訊號之頻譜結構所對應的船速,且間接掌握船艦噸位。
All ship’s mechanical structures are different which makes that the radiated noise spectrums are different especially in line spectrums. Line spectrums are composed of the spectrums due to shaft speed and structure resonance. Every ship corresponds different line spectrums in the same speed. It is appropriate to identify ship by line spectrums. In order to identify ships correctly, the received signal is restored to the source signal. Before signal restoration, the source needs to be located. Hence the signal restoration and source localization are the important issues for ship identifications. In this study, Adaptive Time Reversal(ATR) is used to locate source and to restore signal. The results indicate that ATR is effective in source localization and signal restoration. Finally, Kalman filter is applied to track ship’s dynamic characteristic such as ship’s moving trail and ship speed. It also makes sure the spectrum structure is corresponding to the ship speed directly and then, the ship’s tonnage can be estimated.
摘要 II
Extended Abstract III
致謝 VII
目錄 VIII
圖目錄 XI
表目錄 XVII
符號表 XVIII
第1章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究方法 4
1.4 論文架構 5
第2章 船艦輻射噪聲與聲傳特性分析 6
2.1. 船艦輻射噪聲分析 6
2.1.1. 船艦輻射噪聲概述 6
2.1.2. 船艦噪聲頻譜結構 7
2.1.3. 船艦輻射噪聲建模 10
2.2. 海洋聲波傳遞特性分析 15
2.2.1. 海洋聲波傳遞特性 15
2.2.2. 通道脈衝響應函數 23
2.2.3. 最小平方誤差法通道估測 25
2.2.4. 量測訊號仿真 29
第3章 訊號還原與追蹤理論分析 32
3.1. 訊號還原處理 32
3.1.1. FIR濾波器 32
3.1.2. 時間反轉法 35
3.1.3. 適應性時間反轉法 39
3.2. 聲源定位技術 43
3.2.1. 到達時間差定位法 43
3.2.2. 時間反轉法 46
3.2.3. 適應性時間反轉法 49
3.3. 訊號追蹤技術 52
3.3.1. 卡爾曼濾波器 52
第4章 模擬設計及結果 59
4.1 訊號還原 59
4.1.1 單聲源環境訊號還原 59
4.1.2 多聲源環境訊號還原 64
4.1.3 低訊雜比環境訊號還原 70
4.2 聲源定位 76
4.2.1 單聲源定位 77
4.2.2 多聲源定位 81
4.3 狀態追蹤 86
4.3.1 聲源動態追蹤 86
4.3.2 船艦噸位推估 94
第5章 結論與未來展望 95
5.1 結論 95
5.2 未來展望 97
參考文獻 98




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