水聲陣列信號(hào)處理抗快速小平臺(tái)干擾技術(shù)研究.pdf

1、快速小平臺(tái)作為現(xiàn)代海戰(zhàn)的主要作戰(zhàn)武器，通過線導(dǎo)制導(dǎo)方式被導(dǎo)引至攻擊目標(biāo)方位上，其優(yōu)勢在于不需要具備準(zhǔn)確的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)要素的前提下就可發(fā)射出管，從而大大縮短了武器系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間。但是當(dāng)快速小平臺(tái)發(fā)射出管后，其本身作為寬帶強(qiáng)干擾源影響了本地聲納平臺(tái)的工作。論文針對快速小平臺(tái)在發(fā)射、行進(jìn)過程中的各個(gè)階段不同的干擾形式，提出了幾類干擾抑制波束形成算法。
　　當(dāng)快速小平臺(tái)發(fā)射運(yùn)動(dòng)軌跡可以精確預(yù)報(bào)時(shí)，可以通過在預(yù)報(bào)方位上設(shè)置零點(diǎn)約束條件來抑制小平

2、臺(tái)干擾?？焖傩∑脚_(tái)在發(fā)射前期位于聲納的聲場近場，而所需探測目標(biāo)位于聲場遠(yuǎn)場，針對近場的球面波擴(kuò)展特性，對零點(diǎn)約束波束形成算法作相應(yīng)改進(jìn)，使之能夠修正近場因素帶來的時(shí)延差。并推導(dǎo)和仿真了當(dāng)干擾為多亮點(diǎn)模型時(shí)的抑制技術(shù)。
　　雖然可以使用拖曳陣等遠(yuǎn)離發(fā)射管位置的聲納平臺(tái)來消除近場因素的影響，但如果預(yù)估方位不夠準(zhǔn)確時(shí)，零點(diǎn)約束的干擾抑制性能仍然會(huì)迅速下降。論文研究當(dāng)?shù)乳g隔直線陣的陣元間距與波長滿足一定關(guān)系時(shí)，相鄰陣元兩兩組合后能產(chǎn)生“心

3、”形指向性，將該指向性的零陷方向?qū)?zhǔn)快速小平臺(tái)發(fā)射端，可以有效解決小平臺(tái)發(fā)射時(shí)從陣列端射方向傳入的干擾，并針對寬帶陣列信號(hào)提出先利用空間重采樣技術(shù)使得寬帶信號(hào)聚焦到滿足指向性要求的頻率處，然后進(jìn)行寬帶信號(hào)的干擾抑制和目標(biāo)探測。
　　快速小平臺(tái)在行進(jìn)前中期，運(yùn)動(dòng)速度快，也使得接收數(shù)據(jù)中各聲源的組成成分變化迅速以及方位角變化速度快，從而導(dǎo)致可用的快拍較少。若使用同一個(gè)陣列希望達(dá)到既能跟蹤快速小平臺(tái)又能跟蹤遠(yuǎn)處目標(biāo)的目的，就必須使用較小

4、的快拍數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)的波束形成。結(jié)合快速小平臺(tái)移動(dòng)速度快，可用快拍數(shù)較少的特點(diǎn)，進(jìn)行了包括對角加載、協(xié)方差矩陣增廣等穩(wěn)健自適應(yīng)干擾抑制技術(shù)的研究和仿真。并提出寬帶穩(wěn)健自適應(yīng)抗快速目標(biāo)干擾的波束形成技術(shù)，從而可以充分利用噪聲源的寬帶增益。最后通過仿真和海試數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證了所提算法的可行性和穩(wěn)健性。
　　快速小平臺(tái)在行進(jìn)后期，相對接收陣列的方位角變化緩慢，且距離足夠遠(yuǎn)時(shí)，接收信號(hào)協(xié)方差矩陣中信號(hào)、干擾、噪聲各個(gè)分量變化緩慢，可用快拍數(shù)多，

5、協(xié)方差矩陣估計(jì)比較穩(wěn)定，當(dāng)噪聲與目標(biāo)的概率統(tǒng)計(jì)滿足獨(dú)立不相關(guān)時(shí)，噪聲分量在陣列接收信號(hào)協(xié)方差矩陣中主要集中在主對角線上。針對這一特性提出了基于對角減載的水聲陣列信號(hào)處理技術(shù)。對于背景噪聲級(jí)較強(qiáng)的水聲陣列信號(hào)處理環(huán)境來說，所提方法能有效提高低信噪比背景下的聲納多目標(biāo)分辨性能。根據(jù)理論推導(dǎo)提出對角減載系數(shù)的求解方法，該方法無需預(yù)先估計(jì)信號(hào)源數(shù)。針對寬帶波束形成提出了基于對角減載的導(dǎo)向最小方差波束形成技術(shù)，最后通過海試數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證該算法的穩(wěn)健