强相干干扰抑制技术研究

摘要

作为一种新型的近岸警戒系统，相对于传统的蛙人探测声纳，多基地蛙人探测声纳通过灵活的配置方式可获得更高的性价比。而强直达波干扰抑制是多基地工作体制所必须突破的一项关键技术。强直达波干扰本质上是一种典型的强相干干扰。论文将从相干目标分辨和相干干扰抑制两个角度出发对强相干干扰抑制技术开展研究。具体包括如下几个方面：
　　 1.通过对多基地声纳配置的分析，建立了强相干干扰的数学模型。指出多基地声纳中的强直达波干扰是一种与其几何配置、工作环境有关的一种强相干干扰。有两种可能的解决方案：当干扰与目标信号空间夹角较大时，可采用方位估计分离出目标信号；当干扰与目标信号到达时差较大时，利用脉冲压缩技术分离出目标信号。本文主要针对前者展开研究。
　　 2.对常规波束形成、空间平滑MUSIC和空间平滑MVDR的相干目标分辨能力进行了分析和仿真。三种方法的干扰抑制性能与干扰与信号夹角、主波束宽度、最大旁瓣高度及干信比有关。后两种高分辨方法能够突破主瓣宽度和旁瓣高度相互制约的限制，获得更好的目标方位分辨性能，但是其较大的计算量和对阵列的敏感性制约了其使用。
　　 3.对波束图零点约束相干干扰抑制和阻塞矩阵相干干扰抑制两种算法进行了性能分析和计算机仿真。波束图零点约束相干干扰抑制算法利用最小二乘逼近思想和零点约束条件，在波束图在干扰方向上形成零陷，实现对相干干扰抑制的目的。分析了阵列各通道间相位误差、幅度误差以及阵元位置扰动对基于零点约束的强相干干扰抑制方法性能的影响。当干扰与信号的夹角较小，甚至小于主瓣宽度时，采取阻塞矩阵相干干扰抑制算法。该算法需要已知精确的阵列模型。
　　 4.设计了双基地声纳水池试验对强相干干扰抑制技术进行验证。试验结果表明：在实现阵列误差的正确校准后，波束图零点约束相干干扰抑制方法能够有效地抑制干信比约36dB的强相干干扰，正确估计出目标的方位。