聲矢量陣水下目標被動探測關鍵技術研究.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)聲矢量傳感器技術的最新發(fā)展趨勢，并結合波束形成、空間譜估計、線譜信號檢測等信號處理領域的研究成果，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)健自適應波束形成問題，提出了一種基于自適應抵消的聲矢量陣穩(wěn)健自適應波束形成算法。該算法結合單矢量傳感器的自適應抵消原理，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抵消，從而消弱協(xié)方差矩陣中的期望信號成分，然后再應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)設定的依賴性較小，可以有效避免參數(shù)設置錯誤導致的算法性能下降。
　　針對快速運動強干擾源環(huán)境下的聲矢量陣穩(wěn)健自適應波束形成問題，提出了一種自適應零陷展寬

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測方法，然后根據(jù)預測結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計準則，并推導了解析解的形式；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