双基地声呐直达波干扰抑制算法研究

摘要

随着潜艇隐身技术的不断升级和发展，使得传统收发合置声呐在反潜方面暴露出很多弊端，如作用距离减小，隐蔽性较差等。为了提高声呐系统的探测能力，可以采用收发分置的多基地声呐探测系统。与收发合置的声呐探测系统不同，多基地声呐探测系统在工作时，接收基地除了接收到目标回波，还会接收到来自发射基地的直达波，这对目标检测造成了很大影响。因此，有效抑制直达波信号成为多基地声呐体系中的关键性问题。本文的主要研究内容为多基地声呐系统的基本构成，即双基地声呐系统中的直达波干扰抑制问题。主要内容有以下几个方面: 1.直达波定义为从发射基地沿着基线，不经过目标反射直接传播到接收基地的信号，由于双基地声呐系统配置方式已知，直达波干扰可等效为方向已知的强相干干扰。直达波与目标回波在时域、空域、能量以及频域方面都有一定的区别，本文主要研究在空域上抑制直达波的方法。 2.对几种直达波干扰抑制算法进行仿真分析:基于自适应阵列信号处理的算法优点是可以自适应的形成零陷，缺点是存在相干相消的现象;基于时延补偿的算法优点是计算量较小，方法简单，缺点是对直达波的时延估计要求较高;针对当直达波干扰方向靠近期望方向算法性能降低这一缺点，研究了一种阻塞矩阵的方法来抵消主瓣内的干扰，当直达波干扰与目标回波角度差异较小时也可正确估计目标回波的方位。 3.基于零点约束的算法对干扰抑制效果较好，可在干扰方位产生很深的零陷，为了进一步控制波束旁瓣高度，提出一种改进的直达波抑制算法，在零点约束的基础上，用加权稀疏约束的方法来降低波束的旁瓣。在不同信噪比，干信比，以及阵列流形存在误差时，对改进算法进行仿真分析。经分析可知，基于加权稀疏约束的零点约束算法，相较于常规零点约束算法，旁瓣级降低约6dB，且在低信噪比条件下具有更优的性能，并且保持了基于常规波束形成零点约束算法的稳定性。结合实验数据分析，当干信比为35dB时，该算法能有效抑制直达波干扰，正确估计目标方位，算法有效。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1论文研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1双／多基地声呐探测技术

1．2．2直达波抑制技术

1．3论文研究内容

第2章双基地声呐基本理论

2．1双基地声呐几何配置

2．2双基地声呐方程

2．2．1主被动声呐方程

2．2．2双基地声呐方程

2．3双基地声呐作用距离

2．4双基地声呐定位理论

2．4．1几何定位法

2．4．2统计定位法

2．5双／多基地声呐的特点

2．5．1双／多基地声呐的结构特点

2．5．2双／多基地声呐的技术特点

2．6本章小结

第3章经典的直达波干扰抑制算法研究

3．1直达波特性分析

3．1．1直达波时空特性分析

3．1．2直达波能量特性分析

3．1．3直达波频域特性分析

3．1．4直达波特性总结

3．2基于自适应阵列信号处理的直达波抑制算法

3．3基于时延补偿的直达波抑制算法

3．3．1基于时延补偿的直达波抑制算法原理

3．3．2基于时延补偿的直达波抑制算法性能分析

3．4基于零点约束的直达波干扰抑制算法

3．4．1零点约束算法原理

3．4．2零点约束算法性能分析

3．5阻塞矩阵直达波对消

3．5．1阻塞矩阵法原理

3．5．2阻塞矩阵法性能分析

3．6本章小结

第4章基于加权稀疏约束的直达波抑制算法

4．1基于加权稀疏约束的直达波抑制算法原理

4．2基于加权稀疏约束的直达波抑制算法性能分析

4．2．1方位估计性能分析

4．2．2阵列流形误差对算法性能的影响

4．3实验数据分析

4．3．1阵列流形的校正

4．3．2改进算法验证

4．4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢