基于子空間相交的長(zhǎng)線(xiàn)陣目標(biāo)方位估計(jì)方法研究.pdf

1、目標(biāo)方位估計(jì)是陣列信號(hào)處理的一個(gè)重要研究方向。采用大孔徑陣列可以提高聲納性能，增加目標(biāo)探測(cè)距離。但隨著陣列尺寸的增大，必須考慮海洋中多途效應(yīng)(或多號(hào)簡(jiǎn)正波)的影響?；谧涌臻g相交的目標(biāo)方位估計(jì)方法能夠有效地抑制多途效應(yīng)對(duì)水下大孔徑陣列估計(jì)源方位的影響，且與匹配場(chǎng)方法相比大大降低了計(jì)算量。但其穩(wěn)定性較差。本文期望通過(guò)算法的改進(jìn)，改善子空間相交方法目標(biāo)方位估計(jì)的穩(wěn)定性。 論文在分析海洋中多途效應(yīng)對(duì)大孔徑陣列傳統(tǒng)波束形成方法的源方位估

2、計(jì)性能的影響的基礎(chǔ)上，首先回顧了目前常用的基于子空間的方位估計(jì)方法——子空間相交方法(SI)、子空間最小二乘擬合方法(LSSI)。理論分析及仿真結(jié)果表明：由于多途效應(yīng)的影響，一般基于平面波模型的目標(biāo)方位估計(jì)方法的空間譜峰可能出現(xiàn)分裂或偏離，且方位角越接近端射方向，這種現(xiàn)象越顯著。SI能夠很好地抑制多途效應(yīng)產(chǎn)生的譜分裂和偏移現(xiàn)象，但其穩(wěn)定性較差，且過(guò)于依賴(lài)源個(gè)數(shù)估計(jì)的結(jié)果。LSSI改善了SI的穩(wěn)定性，但仍依賴(lài)源個(gè)數(shù)估計(jì)的結(jié)果。 本

3、文深入分析了SI的穩(wěn)定性，得出了簡(jiǎn)正波陣列響應(yīng)矩陣(ARM)不滿(mǎn)秩是導(dǎo)致SI穩(wěn)定性差的根本原因的結(jié)論；提出了基于白噪聲加載近似的子空間相交方位估計(jì)方法(WASI)。利用在ARM上加載白噪聲，獲得了滿(mǎn)秩的ARM，WASI很好地改善了SI的穩(wěn)定性。數(shù)值仿真結(jié)果表明，WASI具有良好的穩(wěn)定性及方位估計(jì)性能。本文設(shè)計(jì)的假想實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步表明，在目標(biāo)方位估計(jì)(又稱(chēng)到達(dá)角(DOA)估計(jì))的意義下，白噪聲加載近似對(duì)SI的檢測(cè)和估計(jì)性能影響很小，即WA

4、SI的檢測(cè)和估計(jì)性能與SI接近。 為進(jìn)一步改善SI的穩(wěn)定性，解決其方位估計(jì)性能過(guò)于依賴(lài)源個(gè)數(shù)估計(jì)結(jié)果的問(wèn)題，本文提出了基于全局優(yōu)化的子空間相交方位估計(jì)方法(GOSI)。GOSI建立了基于聲源個(gè)數(shù)、方位聯(lián)合優(yōu)化搜索的模型，通過(guò)對(duì)源個(gè)數(shù)和方位進(jìn)行二維搜索，有效地改善了SI的穩(wěn)定性，放寬了源個(gè)數(shù)估計(jì)對(duì)SI的限制。數(shù)值仿真結(jié)果表明，在長(zhǎng)線(xiàn)陣條件下，對(duì)比原有的源個(gè)數(shù)估計(jì)方法，GOSI有更好的源個(gè)數(shù)估計(jì)性能；對(duì)比原有的SI方法，GOSI有更