【技术实现步骤摘要】
拖曳线列阵声纳子阵误差失配估计方法
本专利技术涉及一种将水听器镶嵌在电缆上形成线列阵,由拖曳电缆拖在舰尾后水中探测目标的声纳。具体涉及一种声纳拖曳线列阵进行被动合成孔径时存在子阵位移误差情况下,同时对子阵位阵列移误差和波达方向估计方法。
技术介绍
拖曳声纳(towedsonar)是将换能器基阵拖曳在运载平台尾后水中探侧目标的声纳。拖线阵声纳基阵是柔性的。拖曳过程中由于舰艇机动和海流影响,以及自身抖动共振,其阵形难以保持稳定,阵型畸变将使得拖线阵声纳难以达到理论性能,这个问题尤其在采用自适应信号处理,空间谱估计等现代阵处理方法中更为严重。因为常规阵处理方法只对阵元能量进行累加,而现代阵处理方法还对阵元信号相关性,信号协方差矩阵特征值等进行计算,虽然现代阵处理方法可以大大提高精度和目标分辨能力,但对阵型稳定更为严格。此外,拖线阵没有垂直孔径,不能区分水面水下目标,在航运密集海域或编队作战时大量目标对其性能产生严重干扰,会产生到处是目标的“满天星”现象。低频主动拖曳线列阵声呐是目前探测安静型潜艇最有效的手段。由于拖曳线列阵声呐基阵远离本舰,且为柔性阵,探测的方位存在较大误差。现代拖曳线列阵声纳系统逐渐趋向于工作在低频段,探测距离不断提高,向着更高的作用距离和探测精度发展。在这样环境下,若要获得较好的空间分辨能力,需要使用孔径较大的阵列,这在实际中,通常意味着更大的系统复杂度和更高的设备成本。在不改变拖曳阵列参数的情况下,利用拖曳线列阵进行被动合成孔径(PSA),增加了有效孔径的可能性。PSA技术是利用信号时间和空间上的相关性,以及阵列的运动信息、位置信息,构造一 ...
【技术保护点】
1.一种拖曳线列阵声纳子阵误差失配估计方法,其特征在于包括如下步骤:在存在子阵间位移失配的阵列流形矩阵模型中,将真实的全阵列流形矩阵表示为每个子阵的位移误差量和每个子阵误差量对全阵列流形矩阵贡献的线性组合;将子阵间的位置误差引入测向模型,对含有子阵间位移失配的全阵列模型运用贝叶斯法则建立数据融合模型,对子阵位置误差向量β和目标真实方位角α‑1进行同时求解,根据融合传感器节点采集到的数据,使用贝叶斯算法同时对子阵位移误差和波达方向进行估计,计算得到多快拍观测值的似然函数;用后验函数得到均方根误差随信噪比变化的方位估计值和位移误差估计值。
【技术特征摘要】
1.一种拖曳线列阵声纳子阵误差失配估计方法,其特征在于包括如下步骤:在存在子阵间位移失配的阵列流形矩阵模型中,将真实的全阵列流形矩阵表示为每个子阵的位移误差量和每个子阵误差量对全阵列流形矩阵贡献的线性组合;将子阵间的位置误差引入测向模型,对含有子阵间位移失配的全阵列模型运用贝叶斯法则建立数据融合模型,对子阵位置误差向量β和目标真实方位角α-1进行同时求解,根据融合传感器节点采集到的数据,使用贝叶斯算法同时对子阵位移误差和波达方向进行估计,计算得到多快拍观测值的似然函数;用后验函数得到均方根误差随信噪比变化的方位估计值和位移误差估计值。2.如权利要求1所述的拖曳线列阵声纳子阵误差失配估计方法,其特征在于:失配后的真实子阵间阵列流行向量在真实子阵相对位置向量的预设子阵相对位置向量r处进行一阶泰勒展开逼近,得到子阵间近似阵列流行向量式中,向量h为子阵间近似阵列流行向量,e为欧拉常数,j为虚数单位常数,k为波数,上标T表示转置,P为子阵数,θ为表示扫描来波的方位角,向量为真实的子阵相对位置向量,为第p个子阵的真实相对位置,向量r=[r1,...,rP]T为预设的子阵相对位置向量,rp为第p个子阵的预设相对位置,β=[β1,...,βP]T为子阵位置误差向量,为第p个子阵位移误差,diag(β)表示以向量β的元素作为对角线元素的对角矩阵。3.如权利要求2所述的拖曳线列阵声纳子阵误差失配估计方法,其特征在于:根据一阶泰勒展开逼近得到的子阵间近似阵列流行向量,将真实的全阵阵列流形向量近似为子阵间阵列流行矩阵式中,是来波方位为θ时第p列为vp(θ)其余列为零向量的矩阵,向量vp为子阵间阵列流行矩阵V(θ)的第p列,ap(θ)为第p个子阵的阵列流行向量。4.如权利要求3所述的拖曳线列阵声纳子阵误差失配估计方法,其特征在于:在全阵列模型中,将全阵的阵列流形向量沿N个(θ1到θN)的来波方位进行扫描,组合成全阵的近似阵列流行矩阵A1,再将每个子阵的位移误差量和每个子阵误差量对全阵列流形矩阵的贡献的线性组合为:且无子阵间位置误差时预设的全阵阵列流形矩阵Aw=[aw(θ1),...,aw(θN)],第p个子阵误差投影矩阵Bp=-jk[Vp(θ1)h(θ1,r),...,Vp(θN)h(θN,r)],式中,N为扫描方位网格数量,aw为预设的全阵阵列流形向量,βpBp是第p个子阵位置误差引起的全阵阵列流形矩阵误差的一阶逼近乘积。第p个子阵误差投影矩阵Bp=-jk[Vp(θ1)h(θ1,r),...,Vp(θN)h(θN,r)],式中,N为扫描方位网格数量,aw为预设的全阵阵列流形向量,Aw=[aw(θ1),...,aw(θN)]是无子阵间位置误差时预设的全阵阵列流形矩阵,βpBp是第p个子阵位置误差引起的全阵阵列流形矩阵误差的一阶逼近乘积。5.如权利要求1所述的拖曳线列阵声纳子阵误差失配估计方法,其特征在于:在基于子阵间位移失配阵列模型的贝叶斯定位中,使用贝叶斯算法对全阵列模型子阵间含子阵位置误差向量β和目标真实方位α-1进行同时求解,得到表示近似的全阵阵列流行矩阵和近似的全阵的阵列模型全阵接收信号向量x(t)=Φ(β)s(t)+e(t),根据全阵接收信号向量x(t)=[x1(t),x2(t),...,xN(...
【专利技术属性】
技术研发人员:乔文昇,王立,雷志雄,李维科,李明兵,
申请(专利权)人:西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所,
类型:发明
国别省市:四川,51
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