基于时延估计的分裂阵时域波束形成技术

大孔径拖曳线列阵受舰艇横向机动、洋流影响和水动力影响时会产生一定的阵形畸变,阵形畸变使得波束形成时阵列流型失配,进而降低了波束分辨率和信号的增益。在无法进行阵形估计时,基于时延估计的分裂阵时域波束形成技术将大孔径拖曳线阵分为左右双子阵分别做波束形成,通过最大似然时延估计算法估算对应波束的时延差,再依据估算时延差对左右波束进行延时求和得到最终的波束信号。仿真和海试数据证明,相对于全阵直接做波束形成的方法,基于时延估计的分裂阵的时域波束形成技术有效提高了波束分辨率和信号的增益。     

一种多阵联合的拖线阵左右舷分辨方法

左右舷模糊一直是困扰拖曳线列阵声呐使用的关键技术,其制约了拖线阵声呐的使用效能。现有声呐系统装备的首端阵和舷侧阵均具有左右舷分辨能力,其与拖线阵声呐的信息互补性为拖线阵左右舷分辨提供了可能。文中提出一种多阵联合的拖线阵左右舷分辨方法,即利用舷侧阵和拖线阵公共频段的联合波束形成技术实现拖线阵的左右舷分辨,通过仿真分析验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法能够实现拖线阵左右舷分辨,平均分辨正确率不低于90%。     

一种多阵联合的拖线阵左右舷分辨方法

左右舷模糊一直是困扰拖曳线列阵声呐使用的关键技术,其制约了拖线阵声呐的使用效能。现有声呐系统装备的首端阵和舷侧阵均具有左右舷分辨能力,其与拖线阵声呐的信息互补性为拖线阵左右舷分辨提供了可能。文中提出一种多阵联合的拖线阵左右舷分辨方法,即利用舷侧阵和拖线阵公共频段的联合波束形成技术实现拖线阵的左右舷分辨,通过仿真分析验证了所提方法的有效性。结果表明,所提方法能够实现拖线阵左右舷分辨,平均分辨正确率不低于90%。     

拖曳线列阵声呐及其左右舷分辨方法概述

概述了拖曳线列阵声呐的发展概况,重点总结了国内外拖曳线列阵声呐左右舷分辨方法的发展情况,包括传统单根线列阵左右舷分辨方法、三元水听器组左右舷分辨方法、双线阵左右舷分辨方法和矢量水听器线列阵左右舷分辨方法等。本文对于拖曳线列阵声呐的相关研究具有一定的参考价值。     

基于航向传感器数据的阵形估计方法

拖线阵畸变以后需要进行阵形估计,传统上利用线阵上的多个航向传感器数据进行高阶多项式拟合方法面临着不易收敛的问题,且对航向传感器的精度要求高,本文采用二阶多项式进行拟合,对拟合算法进行仿真,仿真结果表明该方法能够较好跟踪阵形,对航向传感器的精度有较好的宽容性。     

拖曳线列阵声呐噪声测向方法及误差分析

开展抗干扰能力强的高精度线列阵测向算法研究,对于提高拖曳线列阵声呐装备实际作战性能具有重要意义。本文给出一种适用于拖曳线列阵声呐的宽带噪声信号波达方向估计方法,利用波束形成结果,解算指向性图极大值位置,可以估算目标大致方位。分裂阵半波束处理输出左右子阵的相位差,通过解算可以精确估计波达方向。在此基础上,从阵列信号处理理论和水声工程应用角度,系统分析影响拖曳线列阵声呐噪声测向精度的各方面因素,探讨测向误差的分布规律,最后给出提高测向精度具体方法及修正措施。     

一种基于目标跟踪的单线阵左右舷分辨方法

常规的单线阵声呐存在左右舷模糊问题,严重制约了其使用效能。本文提出一种基于目标跟踪的单线阵左右舷分辨方法,首先对目标进行镜像处理,形成左右舷"目标对",然后将平台机动与目标跟踪结合起来,通过跟踪目标的速度差来自动判决目标左右舷。仿真结果表明,平台通过小角度机动,经过2个扫描周期就可以很好区分目标左右舷,验证本方法的有效性与可行性,具有一定的工程应用价值。     

拖船噪声对拖线阵声呐DOA估计性能的影响

拖船辐射噪声是影响拖曳线列阵声呐探测性能的重要因素之一.就拖船噪声对拖曳线列阵声呐采用常规波束形成方法、最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)波束形成方法和盲源分离与MVDR波束形成融合方法时方位估计性能的影响进行了全面的仿真比较.结果表明,拖船噪声对常规波束形成方法、MVDR波束形成方法的影响非常严重,必须采取措施对其进行抑制,盲源分离与MVDR波束形成融合方法则表现出了优越的性能,一定程度上抑制了拖船噪声对拖曳线列阵声呐方位估计的影响.     

矢量圆阵时域解析MVDR算法研究

为提高矢量圆阵的方位估计性能,将VTAMVDR(MVDR based on Time-domain Aanalysis signals of Vector Sensor)应用在矢量圆阵中,提出矢量圆阵时域解析MVDR算法,研究了矢量圆阵时域解析MVDR算法的原理及实现流程,然后通过仿真分析对比矢量圆阵时域解析MVDR算法与矢量圆阵常规波束形成的波束宽度、方位估计性能和分辨率。仿真结果表明,矢量圆阵时域解析MVDR算法方位估计性能和多目标分辨能力优于常规波束形成算法。     

矢量圆阵时域解析MVDR算法研究

为提高矢量圆阵的方位估计性能,将VTAMVDR(MVDR based on Time-domain Aanalysis signals of Vector Sensor)应用在矢量圆阵中,提出矢量圆阵时域解析MVDR算法,研究了矢量圆阵时域解析MVDR算法的原理及实现流程,然后通过仿真分析对比矢量圆阵时域解析MVDR算法与矢量圆阵常规波束形成的波束宽度、方位估计性能和分辨率.仿真结果表明,矢量圆阵时域解析MVDR算法方位估计性能和多目标分辨能力优于常规波束形成算法.     

海流作用下拖曳线列阵稳态运动性能分析与计算

预测和计算拖曳线列阵的静态构型是拖曳线列阵设计中的重要一环。本文通过分析拖曳线列阵的稳态运动性能,计算海流作用下拖曳线列阵运动的稳态解,分析海流方向、海水密度、拖曳速度对拖曳线列阵稳态运动的影响,为线列阵的初步设计和舰艇的操作策略提供指导。     

基于离散平面阵波束形成的双线列阵左右舷分辨技术研究

针对双线列阵左右舷分辨问题,提出了一种基于离散平面阵波束形成的左右舷分辨技术,将双线列阵看作是由无指向性水听器构成的平面阵,依照平面阵进行波束形成,从而在波束形成的同时实时分辨出目标所处的左右舷。运用该方法,最佳的双线阵间距是接收信号中心频率波长的1／4,得到的结果等同于由具有心形指向性水听器组成的单根线列阵。该方法经过理论分析、仿真实验和湖试实验验证,证明其是简单的、有效的、可行的,有望应用于实际系统。     

基于舷侧阵的MVDR波束形成算法研究

针对鱼雷舷侧阵的方位估计,研究了阵元域MVDR波束形成算法,此算法较常规波束形成算法在分辨能力上已有了很大的提高,但阵元域MVDR是对阵元域的信号直接处理,计算量较大,在低信噪比时分辨能力下降,限制了其在声纳系统上的应用.文章提出的波束域MVDR(BMVDR)波束形成算法就是为了克服阵元域MVDR的缺点.通过理论分析及计算机仿真,表明BMVDR算法的性能优于MVDR与常规波束形成(CBF).     

拖线阵目标左/右舷分辨技术研究(Ⅱ)——噪声相关性模型

本文给出了利用三元水听器组实现拖线阵目标左右舷分辨的噪声相关性模型,进行了理论分析和计算,通过对实验数据的处理和分析,验证了理论计算的结果,并将处理算法扩展到宽带情况。研究结果表明基于噪声相关性模型的三元水听器组是能够进行左右舷分辨的,并且算法简单,易于工程实现。     

超波束技术在岸基光纤阵中的应用

本文针对常规波束形成在岸基光纤阵信号处理应用中的宽主瓣、高旁瓣的问题,采用基于超波束技术对常规波束输出进行加权,不但能保证波束的高分辨力,而且可保留波束输出的相位信息。该方法较常规波束输出能够提升“V”型岸基被动阵左右分辨的能力。结合仿真和实际数据处理进行了检验,并指出该方法在岸基被动阵列实际工程应用中需要注意的问题,如阵形误差等。     

超波束技术在岸基光纤阵中的应用

本文针对常规波束形成在岸基光纤阵信号处理应用中的宽主瓣、高旁瓣的问题,采用基于超波束技术对常规波束输出进行加权,不但能保证波束的高分辨力,而且可保留波束输出的相位信息。该方法较常规波束输出能够提升"V"型岸基被动阵左右分辨的能力。结合仿真和实际数据处理进行了检验,并指出该方法在岸基被动阵列实际工程应用中需要注意的问题,如阵形误差等。     

海流影响下垂直阵阵形估计研究

在利用垂直阵进行水声测量时,需要对水下阵形进行修正以提高测量增益.本文对垂直阵水下阵形形变的物理机制进行了研究,证明垂直阵在零浮力与定常流条件下阵形为抛物线.采用微元分解法对垂直阵在海流冲击下的阵形进行了理论预报,并利用多项式拟合的方法对垂直阵水下阵形进行了修正,阵形的修正精度可以达到10-2米级,满足了系统的测试要求.     

一种适用于ATT武器系统的目标跟踪算法

提出一种基于单站纯方位的水下高速目标跟踪算法。该算法在快速估计出目标航向的基础上,利用目标先验速度信息解算出其他目标运动要素。该算法收敛速度快,对观测平台机动要求低且具有一定精度,能满足反鱼雷鱼雷武器系统的要求。     

舰船回转拖曳线列阵水听器阵位预测研究

拖曳线列阵水听器阵位定位问题是舰船辐射噪声自监测关键技术之一.论文基于观测基本原理建立了舰船回转拖曳线列阵水听器阵位的观测方程,推导了观测值与阵位参数的关系式.利用水动力学方法得到的舰船回转拖曳线列阵阵位为想定阵形,采用非线性最小方差曲线拟合的Levenberg-Marqudat(LM)算法,预报了舰船回转拖曳线列阵水听器的阵位.通过与想定阵形对比分析,研究了初始阵位偏离度和时间观测标准差等对水听器阵位预测精度的影响和规律.阵位预测的最大偏差出现在水听器阵位的两端,阵位中心点的预测与想定阵位一致,表明所提出的方法可实现仅基于本船信息预测舰船定常回转拖曳线列阵的阵位.     

浅海水平固定阵阵形对匹配场定位性能的影响

研究浅海水平固定阵阵形对匹配场定位性能的影响,为浅海水平固定阵的阵形布放提供理论参考。以浅海声传播模型为基础,推导直线阵、L形阵和U形阵线性匹配场处理器模型,分析水平直线阵、L形阵、U形阵的定位性能,揭示阵形与匹配场定位性能之间的内在规律。结果表明,直线阵的定位性能对目标方位更敏感,在法线方向上定位性能最佳,端射方向上定位性能最差;L形阵定位对方位的变化更稳健,但在90°方位附近性能不如直线阵;而U形阵由于存在空间重复采样,性能不如L形阵。