The invention discloses a method for enhancing the fidelity of beamforming distortion based on towed array, which comprises the following steps: (1) simulation of underwater target radiated noise s (T); (2) the simulation observation array signal Xi (T), I = 1,2, M,..., M is the number of elements in the array (3; a rough estimate of target azimuth) form an ideal beam based on
【技术实现步骤摘要】
一种基于畸变拖曳阵的保真增强波束形成的方法
本专利技术属于声纳信号处理领域,具体涉及一种基于畸变拖曳阵的保真增强波束形成的方法。
技术介绍
当前的声纳系统主要分为水听器岸基阵声纳和水听器拖曳线列阵声纳。水听器拖曳线列阵声纳简称拖曳阵,是拖曳在舰船尾部一定距离的声探测系统,通过接收航行目标自身的辐射噪声或反射的主动信号,来检测目标的有无并估计目标的有关参数。它具有探测能力强,探测频率低,水文适应能力强和无盲区的特点。水听器阵列流形是水听器阵列的一个重要参数,利用水听器阵列接收信号作波束形成等声纳信号处理时,一般都要求阵形己知。然而水听器阵列布放到水中之后,其阵形不好控制,一般认为当阵形畸变超过λ/10(λ为接收信号波长)时,就应在波束形成时对阵形畸变进行补偿,否则会对拖曳线列阵声呐性能产生重大影响,从而影响方位估计性能。现有的拖曳阵阵形估计方法主要可以分为两类:一类是声学计算的方法,它是利用水听器阵列的接收信号来反推出阵列流形;另一类是非声辅助测量的方法,主要是在水听器拖曳阵上安装若干个深度或航向传感器,利用这些传感器的测量值来估计出阵形,实现畸变线列阵的保真波束形成。声学计算的方法主要有锐度提取法和特征矢量法。锐度提取法在阵元较多的情况下搜索算法过于复杂,随后很少有人研究,之后该方法被应用于阵形未知的自适应波束形成,但是相比于该方法,特征矢量法性能较好。该方法只需要一个声源就可以估计出阵形。但一般要求声源方位精确已知,此外,它还要求首阵元的坐标已知,阵列形变不是很大,相邻阵元间距己知且固定。除了这两种方法外,还可以用最大似然估计方法和隐藏马尔科夫模型的方法 ...
【技术保护点】
一种基于畸变拖曳阵的保真增强波束形成的方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)模拟水声目标辐射噪声s(t);(2)模拟观测阵列信号xi(t),i=1,2,...,M,M为拖曳阵中阵元数目;(3)基于理想波束形成粗略估计目标方位
【技术特征摘要】
1.一种基于畸变拖曳阵的保真增强波束形成的方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)模拟水声目标辐射噪声s(t);(2)模拟观测阵列信号xi(t),i=1,2,...,M,M为拖曳阵中阵元数目;(3)基于理想波束形成粗略估计目标方位为目标信号波束能量最大时的引导角;(4)检测目标信号的L个功率最大的线谱位置(5)由强线谱位置处的相位差估计拖曳阵中每个阵元的平均时延差△τi,i=1,2,...,M;(6)基于估计时延获取保真增强的目标跟踪波束2.根据权利要求1所述的基于畸变拖曳阵的保真增强波束形成的方法,其特征在于,水声目标辐射噪声s(t)包括平稳连续谱分量sc(t)和线谱分量sl(t);所述平稳连续谱分量sc(t)的获取步骤如下:(A.1)采用三参数模型法模拟平稳连续谱的功率谱Gxf(ωt):其中ωm,ωc和λ为三参数模型的三个参数,决定了该连续谱的形状;ωt为频率,ωm为尖锐度因子,决定谱锋的尖锐程度和高度,ωc决定谱锋的位置,λ决定功率谱高、低频端幅度的相对比例,σ表示平稳连续谱信号的能量;(A.2)建立p阶AR滤波器,其Yule-Walker方程为:其中a[l],l∈{1,2,…,p}和b0为p阶AR滤波器系数,δ[k]为冲击函数;rx[k]为Gxf(ωt)的自相关函数rc(τ)的采样值;(A.3)采用Levison-Durbin算法求解式(2)方程,得到p阶AR滤波器系数;高斯白噪声通过该AR滤波器后得到的信号,即为水声目标辐射噪声中的平稳连续谱分量sc(t);所述线谱分量sl(t)的获取步骤如下:(B.1)采用K个正弦信号来模拟目标信号的线谱分量,其中Ak为正弦信号幅度,fk为正弦信号的频率,t∈[0,T]为观测时间;(B.2)在线谱位置fk处计算平稳连续谱分量sc(t)的能量PIk,k=1,2,...,K;(B.3)根据已知的信号干扰比计算出各个正弦信号幅度Ak,即得到水声目标辐射噪声中的线谱分量sl(t)。3.根据权利要求1所述的基于畸变拖曳阵的保真增强波束形成的方法,其特征在于,步骤(2)包括如下步骤:(2.1)将拖曳阵中第一个阵元设置为参考阵元,其阵元数据为:s1(t)=s(t);(2.2)拖曳阵中其余M-1个阵元的阵元数据为:si(t)=s[t-t...
【专利技术属性】
技术研发人员:武其松,徐萍,李腾飞,罗昕炜,方世良,
申请(专利权)人:东南大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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