大孔徑拖線陣的自適應(yīng)波束形成研究.pdf

1、反潛是現(xiàn)代海上戰(zhàn)爭的主要任務(wù)之一。如何對日益安靜型潛艇進(jìn)行有效的探測，長期以來一直是水聲領(lǐng)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(jié)構(gòu)，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(yùn)算復(fù)雜和信號失配等問題，嚴(yán)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(jīng)常遇

2、到的上述問題進(jìn)行了理論分析，并對現(xiàn)有的解決方案進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和改進(jìn)。本文的主要研究內(nèi)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(jī)動狀態(tài)下的大孔徑拖線陣進(jìn)行了自適應(yīng)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(chǎn)生的根本原因，研究了對角加載技術(shù)、零陷展寬技術(shù)和特征空間法，對算法的穩(wěn)健性進(jìn)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(shù)與對角加載量優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合的方法，以緩解存在快速運(yùn)動干擾源時自適應(yīng)波束形成性能的嚴(yán)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(zhǔn)則。 3.研究了子陣自適應(yīng)算法，并提出了對經(jīng)典子陣自適應(yīng)波束形成的改進(jìn)方法一子陣波束域自適應(yīng)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(guān)的影響，并有效抑制了隨