基于波束间混响相关性的自适应抵消方法研究

摘要

对于主动声呐而言,混响是伴随着声呐发射信号而产生的,它和发射信号本身的特性有着密切的关系,是主动声呐系统工作性能的主要限制。本文将从混响的统计特性出发,研究不同方向混响的相关性,在此基础上对自适应干扰抵消技术进行研究,并对实验数据进行自适应混响抵消处理。首先,对实验数据进行波束形成,计算波束间混响相关性。并且深入分析研究了发射信号频率、发射信号带宽、脉宽以及海底底质等因素对波束间混响相关性的影响。其次,基于波束间混响相关性,分别以不同的单波束信号为参考信号对实验数据进行自适应混响抵消处理,通过处理结果确定参考信号;对自适应混响抵消器中的最小均方(LMS,least-mean-square)算法进行了研究,步长因子μ分别采用变步长的Sigmoid函数、反正切型函数、改进的反正切型函数,与固定步长时的收敛速度和收敛效果进行了对比,从而确定步长因子;对比不同滤波器阶数下的稳态误差以确定滤波器阶数N。最后,进行了实验研究,实验数据为两次湖试数据和一次海试数据。根据波束间混响相关性,对实验数据先进行了单波束信号为参考信号的抵消处理,又提出了双波束信号为参考信号的“并联式”抵消处理和“串联式”抵消处理。对实验数据处理结果进行对比分析,从三次实验数据的处理结果中可以看出经过自适应混响抵消处理后混响背景都能得到一定程度的抑制,能够达到混响背景下检测目标信号的目的。