水下无人平台在国家海洋技术发展规划中,尤其是军事国防领域占有举足轻重的地位。自主被动探测系统是水下无人平台完成使命和任务的重要保障,因此研究基于水下无人平台的自主被动探测技术具有重要的理论和应用价值。本文主要研究了水下无人平台自主被动探测各项关键技术,为发展水下无人装备提供了理论支持和工程实践创新。　　 论文结合国内外水下无人平台探测声纳装备的历史、现状以及发展趋势,分析了水下无人平台自主被动探测的需求和面临的各种问题,对关键技术进行了概括性总结。在此基础上,重点研究了基于水下无人平台基阵的被动测向、测距、自主检测与方位跟踪、目标运动分析四个方面,形成了一套完善的被动探测理论体系。首先研究了宽容高分辨的实时被动测向算法来估计目标方位;然后改进了几何测距算法和匹配场定位方法以适应水下无人平台的被动测距需求,提供目标距离的参考信息;接下来针对波束形成曲线以及目标距离探测结果,重点研究了自主检测与方位跟踪技术,解决水下无人平台的智能化处理需求;最后根据目标方位、距离估计结果,结合水下无人平台运动参数,进行纯方位目标运动分析,获取稳定的目标方位、距离、航向、速度等运动信息,实现对目标的被动探测,为水下无人平台提供稳定准确的目标信息。此外,设计开发了一套目标自主被动探测实时信号处理软硬件系统,对本文研究的关键技术进行了试验验证。　　 本文的主要研究成果和创新点为:　　 (1)研究并提出了两种小孔径基阵实时高分辨测向方法:基于扩展拖曳阵的快速宽带频域波束形成和分级子阵聚焦MVDR算法,解决了水下无人平台探测基阵孔径有限的问题,并满足实时处理要求。　　 (2)在传统几何测距方法的基础上,提出了一种被动合成孔径三子阵聚焦测距算法,通过合成孔径来获取被动测距需要的基本孔径,通过子阵处理获取高信噪比以提高时延估计精度。利用水下无人平台拖曳阵进行被动定位,提出了一种基于简正波波束估计的宽容性匹配场定位方法,克服海洋环境中声场起伏对匹配场定位性能的影响。　　 (3)针对水下无人平台目标自动检测的需求,提出了一种自动阈值检测算法实现对波束曲线的自动检测,通过抛物线内插实现对目标方位的快速精确测向。针对水下无人平台对目标方位进行智能跟踪的需求,提出了一种基于前向预测和检测更新数据关联的自主方位跟踪算法,有效解决了水下杂波引起的虚警以及方位漏检的问题。　　 (4)深入研究分析了两种典型的目标运动分析方法:基于修正极坐标的扩展卡尔曼滤波方法(MPEKF)和无迹卡尔曼滤波方法(UKF),成功将其应用在水下无人平台上,从理论和试验两方面对比分析了这两种方法的初始化条件、跟踪性能、收敛速度和稳定性。结果表明UKF比MPEKF算法具有明显的性能优势,更适用于水下无人平台目标运动分析,为工程实践提供了参考依据。　　 (5)设计开发了一套水下无人平台目标自主被动探测实时信号处理软硬件系统,取得了较好的试验效果。并搭建了一套半实物仿真系统,方便算法研究和开发验证。