一种拖线阵声纳固定方位大干扰源的抵消方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种拖线阵声纳固定方位大干扰源的抵消方法及系统，所述方法包含：步骤101）对拖线阵阵元接收的信号进行波束成形处理得到θi方位上对应的波束Bi的波束域信号；步骤102）依据波束域信号采用重构策略得到θi方位上的干扰在各阵元中产生干扰的时域信号；步骤103）将各个阵元实际接收的信号分别与所述θi方位上的干扰在各阵元中产生干扰的时域信号作差，得到抵消了θi方位干扰的各阵元的信号；步骤104）对另一方位θj上的干扰重复上述步骤，直至抵消来自各方位的干扰信号对拖线阵的各阵元实际接收信号的影响。所述重构策略为：以拖线阵中第零个阵元为基准，将干扰所在波束的波束域信号按照各阵元的延时量进行预延时。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及阵列信号处理中的干扰抑制技术，特别涉及一种拖线阵声纳固定方位大干扰源的抵消方法及系统。
技术介绍
拖线阵声纳由于远离拖曳平台，受到的本舰噪声干扰相对小，因而常被用于检测潜艇等水中微弱目标。然而，在实际工作环境中，常常存在大吨位水面舰船等强目标，这些目标辐射噪声级高，存在于同一海域时会大大降低拖线阵声纳设备对于微弱目标的接收信噪比，最终给目标检测造成很大困难。目前，针对这种拖线阵声纳本舰噪声的抵消方法已经有了较为系统的研究，装备中多采用自适应噪声抵消等方法，其核心是使用干扰波束输出作为其参考输入来抵消每个阵元上的干扰。但在声纳系统的实际应用过程中，人们发现，本舰噪声远不是唯一的高声源级干扰源，大型水面舰船的辐射噪声同样对微弱目标的检测产生很大影响。然而，水面舰船目标的方位是随机的，且作为一个目标，是否需要被抵消，需要声纳使用者根据现场实际情况决定。因此，大多数用于抵消本舰噪声的自适应算法并不能完全适用于抵消固定大目标的干扰，难以满足实际的应用需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是将声纳探测范围内出现的固定方位大目标的辐射噪声进行抵消，以提高系统对需要探测的微弱目标的接收信噪比，即本专利技术提供了一种拖线阵声纳固定方位大干扰源的抵消方法及系统。为实现上述目的，本专利技术提供了一种拖线阵声纳固定方位大干扰源的抵消方法，所述方法包含：步骤101）对拖线阵阵元接收的信号进行波束成形处理得到θi方位上对应的波束Bi的波束域信号；其中，Bi用于标记波束编号，且θi为已知的存在大干扰源的方位角；步骤102）依据波束域信号采用重构策略得到θi方位上的干扰在各阵元中产生干扰的时域信号；步骤103）将各个阵元实际接收的信号分别与所述θi方位上的干扰在各阵元中产生干扰的时域信号作差，得到抵消了θi方位干扰的各阵元的信号；步骤104）对另一方位θj上的干扰重复上述步骤，直至抵消来自各方位的干扰信号对拖线阵的各阵元实际接收信号的影响。当拖线阵的各阵元为等间距的直线阵时，步骤101）所述的波束成形处理为：将拖线阵中的第零个阵元为基准，对N个阵元接收的阵元域信号采用如下公式实施延时求和处理：yBi(t)=1NΣn=0N-1xn[t-nτ(θi)],]]>其中，是来自θi方向的信号在第n个阵元上对应的延时；n＝0,1,…,N-1；d是阵元间距；c是水中声速；为波束成形处理后得到θi方位上的波束域信号；Bi为待抵消干扰所在方位对应的波束号。上述重构策略为：以拖线阵中第零个阵元为基准，将干扰所在波束的波束域信号按照各阵元的延时量进行预延时，具体公式如下：un(t)=yBi[t+nτ(θi)]]]>其中，是存在干扰源的方位θi方向上的信号在第n个阵元上对应的延时；n＝0,1,…,N-1；d是阵元间距；c是水中声速；un(t)是来自方位θi方向上的干扰对第n个阵元产生的干扰信号。上述步骤103）采用如下公式得到抵消干扰后的阵元接收信号：x′n(t)＝xn(t)-un(t)，n＝0,1,…,N-1其中，xn(t)是当前时刻各阵元实际采集到的信号，un(t)是利用波束域信号经过预延时重构得到的干扰的阵元域信号，x′n(t)是干扰抵消后得到的新阵元域信号。为了实现上述方法，本专利技术还提供了一种拖线阵声纳固定方位大干扰源的抵消系统，其特征在于，所述系统包含：大干扰源方位获取模块，用于从接收信号中提取存在大干扰源的方位信息；方位干扰波束域信号获取模块，用于将各个阵元的接收信号进行波束成形处理，获取某个方位的大干扰源对应波束的波束域信号；阵元域干扰信号获取模块，用于基于波束域信号采用重构策略获得某方位的干扰源对各个阵元信号的干扰信号；干扰消除模块，用于将重构得到的阵元信号从各阵元实际采集到的信号中减去，获得消除某一干扰的阵元域信号；判断模块，用于判断是否将大干扰源方位获取模块获取的所有方位角均进行了干扰消除，如果没有，则将干扰消除模块输出的信号重新输入方位干扰波束域信号获取模块和干扰消除模块进行针对某个方位的干扰消除，直至所有干扰均被消除。上述方位干扰波束域信号获取模块进一步包含：阵元域信号获取子模块，用于提取各阵元接收的信号或者获取经干扰消除后的各阵元接收的信号；第一处理子模块，用于将各阵元域信号获取子模块获取的阵元域信号基于某个存在大干扰源的方位角度进行时延处理，其中所述时延为来自某个大干扰源方向的信号在各个阵元上对应的延时；第二处理子模块，用于将各个阵元输出的第一处理子模块处理后的信号求和，得到某个方位的大干扰源对应波束的波束域信号。上述干扰信号获取模块采用预延时策略重构来自某个方位的干扰源信号对各个阵元的干扰信号，其中，所述的预延时为来自某个大干扰源方向的信号在各个阵元上对应的延时。与现有技术相比，本专利技术的技术优势在于：本专利技术提供的方法适用于拖线阵声纳探测范围内任意方向上存在的大干扰源的抵消，可以级联使用该方法，并通过灵活设定每一级抵消运算所对应的干扰方位，达到抵消探测范围内所有固定方位大干扰源的目的。与单纯的本舰噪声抵消方法相比，该方法具有更高的灵活性，可将抵消效果延伸至更多干扰源。同时，需要特别指出的是，该方法同样适用于单纯的本舰噪声抵消工作，级联使用该方法，可很好地将本舰噪声的直达声及各路反射声抵消掉。附图说明图1是本专利技术一个优选实施例，级联使用本专利技术抵消两个方向上的强干扰的流程。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细阐述说明。本专利技术采取的技术方案，利用大目标干扰所在波束的信号，重构出该目标形成的阵元域干扰信号，并将这个干扰信号直接从阵元域减去，最终实现干扰的抵消。当以拖线阵中第0号阵元为基准时，其步骤如下：1）对获得的N个阵元的时域信号xn(t)，n＝0,1,…,N-1，实施时域常规波束成形处理（CBF），得到干扰所在方位θi对应的波束Bi的时域信号其中，θi是信号入射方向与拖线阵法线的夹角；是θi方向的信号在第n个阵元上对应的延时；n＝0,1,…,N-1；d是阵元间距；c是水中声速。2）对步骤1）输出的波束时域信号实施阵元域信号重构，获得波束Bi对应的θi方向上的干扰在各阵元上产生的时域信号其中，是θi方向的信号在第n个阵元上对应的延时；n＝0,1,…,N-1；d是阵元间距；c是水中声速；3）将步骤2）获得的干扰在各阵元生成的信号从各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拖线阵声纳固定方位大干扰源的抵消方法，所述方法包含：步骤101）对拖线阵阵元接收的信号进行波束成形处理得到θi方位上对应的波束Bi的波束域信号；其中，Bi用于标记波束编号，且θi为已知的存在大干扰源的方位角；步骤102）依据波束域信号采用重构策略得到θi方位上的干扰在各阵元中产生干扰的时域信号；步骤103）将各个阵元实际接收的信号分别与所述θi方位上的干扰在各阵元中产生干扰的时域信号作差，得到抵消了θi方位干扰的各阵元的信号；步骤104）对另一方位θj上的干扰重复上述步骤，直至抵消来自各方位的干扰信号对拖线阵的各阵元实际接收信号的影响。

【技术特征摘要】
1.一种拖线阵声纳固定方位大干扰源的抵消方法，所述方法包含：
步骤101）对拖线阵阵元接收的信号进行波束成形处理得到θi方位上对应的波束
Bi的波束域信号；
其中，Bi用于标记波束编号，且θi为已知的存在大干扰源的方位角；
步骤102）依据波束域信号采用重构策略得到θi方位上的干扰在各阵元中产生干
扰的时域信号；
步骤103）将各个阵元实际接收的信号分别与所述θi方位上的干扰在各阵元中产
生干扰的时域信号作差，得到抵消了θi方位干扰的各阵元的信号；
步骤104）对另一方位θj上的干扰重复上述步骤，直至抵消来自各方位的干扰信
号对拖线阵的各阵元实际接收信号的影响。
2.根据权利要求1所述的拖线阵声纳固定方位大干扰源的抵消方法，其特征在
于，当拖线阵为等间距的直线阵时，步骤101）所述的波束成形处理为：将拖线阵中
的第零个阵元为基准，对N个阵元接收的阵元域信号采用如下公式实施延时求和处
理：
yBi(t)=1NΣn=0N-1xn[t-nτ(θi)],]]>其中，是来自θi方向的信号在第n个阵元上对应的延时；
n＝0,1,…,N-1；d是阵元间距；c是水中声速；为波束成形处理后得到θi方
位上的波束域信号；Bi为待抵消干扰所在方位对应的波束号。
3.根据权利要求2所述的拖线阵声纳固定方位大干扰源的抵消方法，其特征在
于，所述重构策略为：以拖线阵中第零个阵元为基准，将干扰所在波束的波束域信
号按照各阵元的延时量进行预延时，具体公式如下：
un(t)=yBi[t+nτ(θi)]]]>其中，是存在干扰源的方位θi方向上的信号在第n个阵元上

\t对应的延时；n＝0,1,…,N-1；d是阵元间距；c是水中声速；un(t)是来自方位θi方
向上的干扰对第n个阵元产生的干扰信号。
4.根据权利要求2所述的拖线阵声纳固定方位大干扰源的抵消方法，其特征在
于，所述步骤103）采用如下公式得到抵消干扰后的阵元接收信号：...

【专利技术属性】
技术研发人员：田甜，孙长瑜，陈新华，余华兵，方华，李媛，钟茜，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11