水聲信號寬帶盲波束形成技術(shù)的研究.pdf

1、波束形成在水聲信號處理中具有非常重要的作用,它能有效地抑制干擾和噪聲,提高信噪比。傳統(tǒng)的波束形成算法需要知道陣列流形和目標(biāo)方位等先驗(yàn)知識,在實(shí)際的應(yīng)用中,陣形的擾動、方位估計(jì)誤差等因素將會嚴(yán)重影響算法的性能。盲波束形成算法可以在不知道陣的流形、信號及干擾方位的情況下,僅根據(jù)各個(gè)陣元的測量數(shù)據(jù)恢復(fù)出信號。而一般的盲波束形成算法都是基于窄帶信號的,所以針對寬帶水聲信號的盲波束形成技術(shù)研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 已有的研究采用

2、選頻求時(shí)延的方法將窄帶盲波束形成算法擴(kuò)展到寬帶信號中,但若頻段選擇不當(dāng)將可能導(dǎo)致時(shí)延估計(jì)錯(cuò)誤。本文提出了兩種寬帶信號的盲波束形成算法,第一種是采用抽頭延時(shí)線技術(shù),根據(jù)最大化能量聚集的優(yōu)化準(zhǔn)則求取權(quán)向量,估計(jì)出最強(qiáng)信號到達(dá)各個(gè)基元的延時(shí),實(shí)現(xiàn)寬帶信號的盲波束形成。另一種算法是基于頻域分解的盲波束形成方法,它對有效頻段上的各個(gè)頻率點(diǎn)都做分析,根據(jù)各頻段上分析結(jié)果的一致性估計(jì)基元間相對時(shí)延。由于它使用了所有具有高信噪比分量的頻率值,所以真正利

3、用了寬帶信息。對仿真數(shù)據(jù)和實(shí)際海試數(shù)據(jù)分析的結(jié)果顯示該算法具有較好的性能。 論文共分四章： 第一章介紹波束形成的基本原理及常用波束形成算法。 第二章介紹窄帶盲波束形成的常用算法，討論了基于信號非高斯性的JADE算法、基于循環(huán)平穩(wěn)性SCORE算法、基于陣列響應(yīng)矩陣結(jié)構(gòu)性質(zhì)的代數(shù)算法,以及基于信號源矩陣確定性結(jié)構(gòu)屬性的ACMA算法等,并給出了各種算法適用范圍。 第三章討論了基于抽頭延時(shí)線的能量最大化和基于頻域