大孔徑拖線陣的自適應(yīng)波束形成研究.pdf

1、反潛是現(xiàn)代海上戰(zhàn)爭(zhēng)的主要任務(wù)之一。如何對(duì)日益安靜型潛艇進(jìn)行有效的探測(cè)，長(zhǎng)期以來(lái)一直是水聲領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。拖曳式線列陣聲納依靠其性能上的優(yōu)勢(shì)，已成為目前反潛戰(zhàn)的重要裝備，而拖線陣的波束形成則在其中起到了核心作用。但是，由于拖線陣目前向大孔徑方向發(fā)展的趨勢(shì)以及其自身的柔性結(jié)構(gòu)，使其波束形成過(guò)程中不可避免地遇到了陣形畸變、“快拍失效”、運(yùn)算復(fù)雜和信號(hào)失配等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了聲納系統(tǒng)整體性能的發(fā)揮。本文針對(duì)大孔徑拖線陣及其波束形成中經(jīng)常遇

2、到的上述問(wèn)題進(jìn)行了理論分析，并對(duì)現(xiàn)有的解決方案進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和改進(jìn)。本文的主要研究?jī)?nèi)容包括： 1.研究了拖線陣的陣形估計(jì)問(wèn)題，對(duì)比討論了現(xiàn)有陣形估計(jì)方法的性能，使現(xiàn)有算法得到了系統(tǒng)的分析與整理，并針對(duì)一個(gè)機(jī)動(dòng)狀態(tài)下的大孔徑拖線陣進(jìn)行了自適應(yīng)波束形成仿真，驗(yàn)證了陣形估計(jì)的重要性。 2.深入分析了快拍失效問(wèn)題產(chǎn)生的根本原因，研究了對(duì)角加載技術(shù)、零陷展寬技術(shù)和特征空間法，對(duì)算法的穩(wěn)健性進(jìn)行了理論分析和仿真驗(yàn)證。針對(duì)拖線陣的陣

3、形畸變，提出了一種對(duì)角加載量的確定方法；提出將零陷展寬技術(shù)與對(duì)角加載量?jī)?yōu)化技術(shù)相結(jié)合的方法，以緩解存在快速運(yùn)動(dòng)干擾源時(shí)自適應(yīng)波束形成性能的嚴(yán)重降低。論文還給出了在不同輸入信噪比條件下如何在特征空間法和SMI算法之間選擇的準(zhǔn)則。 3.研究了子陣自適應(yīng)算法，并提出了對(duì)經(jīng)典子陣自適應(yīng)波束形成的改進(jìn)方法一子陣波束域自適應(yīng)波束形成算法。采用對(duì)各子陣波束域的輸出協(xié)方差矩陣求平均的方法，消除了由于有限次快拍帶來(lái)的信號(hào)相關(guān)的影響，并有效抑制了隨