多基地聲納關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，海上警戒的任務之一是探測、定位敵方潛艇。隨著潛艇聲隱身技術(shù)的不斷發(fā)展，其自體輻射噪聲與二次反射聲的聲級越來越低。潛艇主被動聲隱身技術(shù)的進步，使得傳統(tǒng)收發(fā)合置主動聲納，以及純被動聲納在反潛方面的諸多瓶頸愈發(fā)凸顯。主動聲納由于收發(fā)合置，工作時較易被敵艇發(fā)現(xiàn)進而實施規(guī)避。被動聲納對于安靜型潛艇的探測能力又十分有限。多基地聲納采用收發(fā)分置配置，兼具主動聲納與被動聲納的特點。本文圍繞多基地聲納定位跟蹤技術(shù)展開研究。
　　 多基

2、地聲納系統(tǒng)在設(shè)計論證時，首要問題是其配置形式與聲納平臺的選取問題。故此本文首先考慮多基地的配置與聲納平臺的選取問題。在建立了雙基地聲納的基本概念與表征形式，并推導了能量約束下的雙基地有效探測區(qū)域表達形式的基礎(chǔ)上，給出了一種能量約束下的多基地聲納浮標最優(yōu)配置策略，可實現(xiàn)對指定海域在能量約束下的最優(yōu)覆蓋。結(jié)合雙基地聲納目標鏡反射回波理論，給出了鏡反射回波航跡的概念。依托多基地聲納浮標最優(yōu)配置形式，分析了圓簇浮標陣配置的鏡反射回波航跡。針對目

3、標在鏡反射點回波信噪比大的特點，提出了一種基于鏡反射回波探測的配置形式?？蓪崿F(xiàn)鏡反射回波在各接收基地的連續(xù)輪次可見。關(guān)于收發(fā)分置下的目標鏡反射回波試驗測量結(jié)果將在后文給出。
　　 當多基地聲納平臺配置固定后，在滿足一定的聲納參數(shù)情況下，會出現(xiàn)多基地聲納特有的直達波干擾問題。故此對直達波干擾問題進行研究也有其必要性。針對多基地聲納的直達波干擾問題，討論了幾種自適應干擾抑制方法。給出了基于阻塞矩陣與預成零點約束矩陣的直達波抑制方法。

4、仿真結(jié)果表明其有效性。提出了寬帶信號模型下的零點約束矩陣的子帶劃分法。給出了一種艦潛雙基地模式下的直達波抑制方法。通過虛擬陣技術(shù)，將潛用圓柱陣綜合聲納虛擬成平面陣，在通過可分離的二維契比雪夫權(quán)進行旁瓣約束的基礎(chǔ)上，通過二維零點約束矩陣實現(xiàn)干擾抑制。
　　 在完成了指定配置下的干擾抑制后，對目標的定位跟蹤成為下一項重要任務。因此對目標跟蹤與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法進行了研究。對于目標跟蹤與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，基于D-S證據(jù)理論提出了一種組合邏輯數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)

5、算法。仿真分析了單目標直線航跡、雙目標平行航跡與多目標交叉航跡三種典型航跡。仿真結(jié)果表明組合邏輯數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)較之于最鄰近數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，在配合以相應的目標跟蹤算法后，可獲得更低的誤跟率與更高的跟蹤精度。
　　 最后，給出了雙基地聲納水池試驗結(jié)果。在水池條件下，完成了雙基地定位誤差分布測量試驗、鏡反射回波測量試驗、直達波抑制試驗與雙基地目標跟蹤試驗。定位誤差測量試驗與鏡反射回波試驗實測結(jié)果均與理論結(jié)果吻合較好。當信噪比大于4.1dB時，在于

6、信比為27dB的情況下，阻塞矩陣算法可以對直達波干擾進行有效抑制。抑制后的信號方位譜主瓣比最高旁瓣高10dB左右。當信噪比大于1.8dB時，在干信比為29dB的情況下，零點約束矩陣算法可以對直達波干擾進行有效的抑制。抑制后的信號方位譜主瓣比最高旁瓣高18dB左右。在檢測概率上阻塞矩陣法優(yōu)于零點約束矩陣法。在雙基地聲納目標跟蹤試驗中，完成了單目標直線航跡、雙目標平行航跡與單目標圓形航跡三種典型航跡。較之最鄰近數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法，在不同的目標運動