聲矢量陣水下目標被動探測關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、為了提高被動聲納系統(tǒng)在強干擾源以及其它復(fù)雜的水聲環(huán)境中對弱目標的探測能力，本文根據(jù)聲矢量傳感器技術(shù)的最新發(fā)展趨勢，并結(jié)合波束形成、空間譜估計、線譜信號檢測等信號處理領(lǐng)域的研究成果，針對基于聲矢量水聽器陣列的水下弱目標被動探測的若干關(guān)鍵問題進行了深入的研究。
　　針對基陣模型誤差環(huán)境下的聲矢量陣穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成問題，提出了一種基于自適應(yīng)抵消的聲矢量陣穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成算法。該算法結(jié)合單矢量傳感器的自適應(yīng)抵消原理，對各個矢量陣元的聲

2、壓以及振速通道中的期望信號進行自適應(yīng)抵消，從而消弱協(xié)方差矩陣中的期望信號成分，然后再應(yīng)用對角加載類算法進行穩(wěn)健波束形成。理論分析和計算機仿真實驗表明，與經(jīng)典的對角加載類穩(wěn)健波束形成算法相比，所提出的算法在提高MVDR波束形成器穩(wěn)健性的同時，還具有更好的強干擾抑制能力，并且對用戶參數(shù)設(shè)定的依賴性較小，可以有效避免參數(shù)設(shè)置錯誤導(dǎo)致的算法性能下降。
　　針對快速運動強干擾源環(huán)境下的聲矢量陣穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成問題，提出了一種自適應(yīng)零陷展寬

3、的MVDR波束形成算法。該算法在勻速直線運動的假設(shè)下，研究了運動干擾源方位變化的規(guī)律，給出了基于歷史方位估計信息的方位預(yù)測方法，然后根據(jù)預(yù)測結(jié)果生成相匹配的展寬零陷。理論分析和計算機仿真實驗表明，與Mailloux法和Zatman法這兩種經(jīng)典的零陷展寬算法相比，所提出的算法在對運動目標干擾源進行有效抑制的同時，還對各向同性噪聲具有更高的空間增益，在單個運動強干擾源或者多個處于不同運動狀態(tài)的強干擾源環(huán)境下，都表現(xiàn)出了更好的輸出信干噪比性能

4、。
　　針對水聲目標輻射噪聲中的寬帶連續(xù)譜信號檢測問題，提出了聲矢量陣波束域廣義似然比檢測算法。該算法借鑒人眼對空間譜的檢測原理，對波束域數(shù)據(jù)進行廣義似然比檢驗。首先結(jié)合干擾抑制問題和矢量環(huán)境噪聲場特性，探討了波束域變換矩陣的設(shè)計準則，并推導(dǎo)了解析解的形式；然后在假定已知不含目標波束個數(shù)的情況下，構(gòu)建了波束域的概率密度模型，并對模型中的未知參量進行最大似然估計，進而給出了廣義似然比檢測器的形式；最后應(yīng)用信息論準則，給出了不含目標波

5、束個數(shù)的估計方法。理論分析與仿真實驗表明，該算法在強干擾源，以及環(huán)境噪聲功率譜起伏、時變等環(huán)境下，始終具有更好的系統(tǒng)增益和恒虛警率特性。湖上試驗的結(jié)果進一步驗證了算法的有效性。
　　針對水聲目標輻射噪聲的調(diào)制譜檢測問題，提出了一種基于聲矢量陣的模糊檢測算法。首先探討了在強干擾源的影響下，被動聲納系統(tǒng)對弱目標的探測盲區(qū)及其原因，指出利用目標螺旋槳噪聲的周期調(diào)制特征改善聲納系統(tǒng)性能的可能性；然后考慮了實際水下目標軸頻檢測問題中可能存在