大孔徑拖線陣的自適應波束形成研究.pdf

1、反潛是現(xiàn)代海上戰(zhàn)爭的主要任務之一。如何對日益安靜型潛艇進行有效的探測，長期以來一直是水聲領域的一個重要研究課題。拖曳式線列陣聲納依靠其性能上的優(yōu)勢，已成為目前反潛戰(zhàn)的重要裝備，而拖線陣的波束形成則在其中起到了核心作用。但是，由于拖線陣目前向大孔徑方向發(fā)展的趨勢以及其自身的柔性結構，使其波束形成過程中不可避免地遇到了陣形畸變、“快拍失效”、運算復雜和信號失配等問題，嚴重影響了聲納系統(tǒng)整體性能的發(fā)揮。本文針對大孔徑拖線陣及其波束形成中經常遇

2、到的上述問題進行了理論分析，并對現(xiàn)有的解決方案進行了系統(tǒng)的研究和改進。本文的主要研究內容包括： 1.研究了拖線陣的陣形估計問題，對比討論了現(xiàn)有陣形估計方法的性能，使現(xiàn)有算法得到了系統(tǒng)的分析與整理，并針對一個機動狀態(tài)下的大孔徑拖線陣進行了自適應波束形成仿真，驗證了陣形估計的重要性。 2.深入分析了快拍失效問題產生的根本原因，研究了對角加載技術、零陷展寬技術和特征空間法，對算法的穩(wěn)健性進行了理論分析和仿真驗證。針對拖線陣的陣

3、形畸變，提出了一種對角加載量的確定方法；提出將零陷展寬技術與對角加載量優(yōu)化技術相結合的方法，以緩解存在快速運動干擾源時自適應波束形成性能的嚴重降低。論文還給出了在不同輸入信噪比條件下如何在特征空間法和SMI算法之間選擇的準則。 3.研究了子陣自適應算法，并提出了對經典子陣自適應波束形成的改進方法一子陣波束域自適應波束形成算法。采用對各子陣波束域的輸出協(xié)方差矩陣求平均的方法，消除了由于有限次快拍帶來的信號相關的影響，并有效抑制了隨