水下多目標(biāo)高分辨方位估計(jì)技術(shù)研究.pdf

1、多目標(biāo)高分辨方位估計(jì)技術(shù)是水下陣列信號(hào)處理研究的主要內(nèi)容，該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展對(duì)水下目標(biāo)信號(hào)的定位與跟蹤和提高水下裝備的技術(shù)性能具有重要意義。隨著國(guó)防科技的發(fā)展，水聲對(duì)抗環(huán)境日益復(fù)雜，如何有效檢測(cè)弱信號(hào)、精確估計(jì)目標(biāo)方位成為新一代水下裝備急需解決的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
　　本文主要研究水下多目標(biāo)高分辨方位估計(jì)技術(shù)，提出了一種波束域優(yōu)化算法和一種新的波束矩陣構(gòu)造方法，其主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下：
　　（1）詳細(xì)分析了水下信號(hào)的特性，并通

2、過設(shè)計(jì)特定頻率響應(yīng)的FIR濾波器來模擬艦船輻射噪聲和海洋環(huán)境噪聲。結(jié)果表明：所設(shè)計(jì)的FIR濾波器能較為真實(shí)地模擬出艦船輻射噪聲和海洋環(huán)境噪聲。
　?。?）分析了波束域高分辨方位估計(jì)方法的基本原理，并深入研究了目標(biāo)信號(hào)相關(guān)和不相關(guān)情況下，陣元域算法和波束域算法的性能。通過研究可得出以下結(jié)論：無論目標(biāo)相關(guān)與否，波束域算法性能均優(yōu)于陣元域算法；在同一實(shí)驗(yàn)條件下，波束域加權(quán)子空間擬合（Weighted Subspace Fitting，W

3、SF）算法的性能優(yōu)于波束域多重信號(hào)分類（Multiple Signal Classification，MUSIC）算法。
　　（3）WSF算法雖具有較優(yōu)的方位估計(jì)性能，但其涉及到非線性多維搜索問題，運(yùn)算量很大，且用于求解WSF方法的搜索算法大都涉及到迭代初始值的選取，同時(shí)初始值選取的好壞直接影響著算法方位估計(jì)性能的好壞。針對(duì)該問題，本文提出了一種基于模擬退火遺傳算法求解的波束域WSF方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：相比基于其他搜索算法求解的波

4、束域WSF算法，本文提出的基于模擬退火遺傳算法求解的波束域WSF方法不僅能在低信噪比條件下具有更高的分辨概率，更小的均方根誤差，而且進(jìn)一步減少了WSF算法求解的運(yùn)算量。
　?。?）針對(duì)自適應(yīng)波束預(yù)處理方法在干擾與目標(biāo)相關(guān)時(shí)失效的問題，提出了一種基于靜態(tài)波束綜合的波束域預(yù)處理算法，并在高斯白噪聲和海洋環(huán)境噪聲背景下進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明：在不同的噪聲環(huán)境中，本文提出的波束域預(yù)處理算法在干擾與目標(biāo)相關(guān)和不相關(guān)情況下均能較好地抑制干擾