多基地聲納關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，海上警戒的任務(wù)之一是探測(cè)、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(jí)越來(lái)越低。潛艇主被動(dòng)聲隱身技術(shù)的進(jìn)步，使得傳統(tǒng)收發(fā)合置主動(dòng)聲納，以及純被動(dòng)聲納在反潛方面的諸多瓶頸愈發(fā)凸顯。主動(dòng)聲納由于收發(fā)合置，工作時(shí)較易被敵艇發(fā)現(xiàn)進(jìn)而實(shí)施規(guī)避。被動(dòng)聲納對(duì)于安靜型潛艇的探測(cè)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(dòng)聲納與被動(dòng)聲納的特點(diǎn)。本文圍繞多基地聲納定位跟蹤技術(shù)展開(kāi)研究。
　　 多基

2、地聲納系統(tǒng)在設(shè)計(jì)論證時(shí)，首要問(wèn)題是其配置形式與聲納平臺(tái)的選取問(wèn)題。故此本文首先考慮多基地的配置與聲納平臺(tái)的選取問(wèn)題。在建立了雙基地聲納的基本概念與表征形式，并推導(dǎo)了能量約束下的雙基地有效探測(cè)區(qū)域表達(dá)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(biāo)最優(yōu)配置策略，可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(biāo)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(biāo)最優(yōu)配置形式，分析了圓簇浮標(biāo)陣配置的鏡反射回波航跡。針對(duì)目

3、標(biāo)在鏡反射點(diǎn)回波信噪比大的特點(diǎn)，提出了一種基于鏡反射回波探測(cè)的配置形式?？蓪?shí)現(xiàn)鏡反射回波在各接收基地的連續(xù)輪次可見(jiàn)。關(guān)于收發(fā)分置下的目標(biāo)鏡反射回波試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果將在后文給出。
　　 當(dāng)多基地聲納平臺(tái)配置固定后，在滿足一定的聲納參數(shù)情況下，會(huì)出現(xiàn)多基地聲納特有的直達(dá)波干擾問(wèn)題。故此對(duì)直達(dá)波干擾問(wèn)題進(jìn)行研究也有其必要性。針對(duì)多基地聲納的直達(dá)波干擾問(wèn)題，討論了幾種自適應(yīng)干擾抑制方法。給出了基于阻塞矩陣與預(yù)成零點(diǎn)約束矩陣的直達(dá)波抑制方法。

4、仿真結(jié)果表明其有效性。提出了寬帶信號(hào)模型下的零點(diǎn)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(dá)波抑制方法。通過(guò)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(guò)可分離的二維契比雪夫權(quán)進(jìn)行旁瓣約束的基礎(chǔ)上，通過(guò)二維零點(diǎn)約束矩陣實(shí)現(xiàn)干擾抑制。
　　 在完成了指定配置下的干擾抑制后，對(duì)目標(biāo)的定位跟蹤成為下一項(xiàng)重要任務(wù)。因此對(duì)目標(biāo)跟蹤與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法進(jìn)行了研究。對(duì)于目標(biāo)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(biāo)直線航跡、雙目標(biāo)平行航跡與多目標(biāo)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(yīng)的目標(biāo)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(yàn)結(jié)果。在水池條件下，完成了雙基地定位誤差分布測(cè)量試驗(yàn)、鏡反射回波測(cè)量試驗(yàn)、直達(dá)波抑制試驗(yàn)與雙基地目標(biāo)跟蹤試驗(yàn)。定位誤差測(cè)量試驗(yàn)與鏡反射回波試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果均與理論結(jié)果吻合較好。當(dāng)信噪比大于4.1dB時(shí)，在于

6、信比為27dB的情況下，阻塞矩陣算法可以對(duì)直達(dá)波干擾進(jìn)行有效抑制。抑制后的信號(hào)方位譜主瓣比最高旁瓣高10dB左右。當(dāng)信噪比大于1.8dB時(shí)，在干信比為29dB的情況下，零點(diǎn)約束矩陣算法可以對(duì)直達(dá)波干擾進(jìn)行有效的抑制。抑制后的信號(hào)方位譜主瓣比最高旁瓣高18dB左右。在檢測(cè)概率上阻塞矩陣法優(yōu)于零點(diǎn)約束矩陣法。在雙基地聲納目標(biāo)跟蹤試驗(yàn)中，完成了單目標(biāo)直線航跡、雙目標(biāo)平行航跡與單目標(biāo)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(biāo)運(yùn)動(dòng)