聲矢量陣水下目標(biāo)被動(dòng)探測(cè)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為了提高被動(dòng)聲納系統(tǒng)在強(qiáng)干擾源以及其它復(fù)雜的水聲環(huán)境中對(duì)弱目標(biāo)的探測(cè)能力，本文根據(jù)聲矢量傳感器技術(shù)的最新發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合波束形成、空間譜估計(jì)、線譜信號(hào)檢測(cè)等信號(hào)處理領(lǐng)域的研究成果，針對(duì)基于聲矢量水聽器陣列的水下弱目標(biāo)被動(dòng)探測(cè)的若干關(guān)鍵問題進(jìn)行了深入的研究。
　　針對(duì)基陣模型誤差環(huán)境下的聲矢量陣穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成問題，提出了一種基于自適應(yīng)抵消的聲矢量陣穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成算法。該算法結(jié)合單矢量傳感器的自適應(yīng)抵消原理，對(duì)各個(gè)矢量陣元的聲

2、壓以及振速通道中的期望信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)抵消，從而消弱協(xié)方差矩陣中的期望信號(hào)成分，然后再應(yīng)用對(duì)角加載類算法進(jìn)行穩(wěn)健波束形成。理論分析和計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)表明，與經(jīng)典的對(duì)角加載類穩(wěn)健波束形成算法相比，所提出的算法在提高M(jìn)VDR波束形成器穩(wěn)健性的同時(shí)，還具有更好的強(qiáng)干擾抑制能力，并且對(duì)用戶參數(shù)設(shè)定的依賴性較小，可以有效避免參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤導(dǎo)致的算法性能下降。
　　針對(duì)快速運(yùn)動(dòng)強(qiáng)干擾源環(huán)境下的聲矢量陣穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成問題，提出了一種自適應(yīng)零陷展寬

3、的MVDR波束形成算法。該算法在勻速直線運(yùn)動(dòng)的假設(shè)下，研究了運(yùn)動(dòng)干擾源方位變化的規(guī)律，給出了基于歷史方位估計(jì)信息的方位預(yù)測(cè)方法，然后根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果生成相匹配的展寬零陷。理論分析和計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)表明，與Mailloux法和Zatman法這兩種經(jīng)典的零陷展寬算法相比，所提出的算法在對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)干擾源進(jìn)行有效抑制的同時(shí)，還對(duì)各向同性噪聲具有更高的空間增益，在單個(gè)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)干擾源或者多個(gè)處于不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的強(qiáng)干擾源環(huán)境下，都表現(xiàn)出了更好的輸出信干噪比性能

4、。
　　針對(duì)水聲目標(biāo)輻射噪聲中的寬帶連續(xù)譜信號(hào)檢測(cè)問題，提出了聲矢量陣波束域廣義似然比檢測(cè)算法。該算法借鑒人眼對(duì)空間譜的檢測(cè)原理，對(duì)波束域數(shù)據(jù)進(jìn)行廣義似然比檢驗(yàn)。首先結(jié)合干擾抑制問題和矢量環(huán)境噪聲場(chǎng)特性，探討了波束域變換矩陣的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，并推導(dǎo)了解析解的形式；然后在假定已知不含目標(biāo)波束個(gè)數(shù)的情況下，構(gòu)建了波束域的概率密度模型，并對(duì)模型中的未知參量進(jìn)行最大似然估計(jì)，進(jìn)而給出了廣義似然比檢測(cè)器的形式；最后應(yīng)用信息論準(zhǔn)則，給出了不含目標(biāo)波

5、束個(gè)數(shù)的估計(jì)方法。理論分析與仿真實(shí)驗(yàn)表明，該算法在強(qiáng)干擾源，以及環(huán)境噪聲功率譜起伏、時(shí)變等環(huán)境下，始終具有更好的系統(tǒng)增益和恒虛警率特性。湖上試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了算法的有效性。
　　針對(duì)水聲目標(biāo)輻射噪聲的調(diào)制譜檢測(cè)問題，提出了一種基于聲矢量陣的模糊檢測(cè)算法。首先探討了在強(qiáng)干擾源的影響下，被動(dòng)聲納系統(tǒng)對(duì)弱目標(biāo)的探測(cè)盲區(qū)及其原因，指出利用目標(biāo)螺旋槳噪聲的周期調(diào)制特征改善聲納系統(tǒng)性能的可能性；然后考慮了實(shí)際水下目標(biāo)軸頻檢測(cè)問題中可能存在