本发明专利技术提供的是一种水下远场目标被动定位过程中的近场强干扰源抑制方法。声纳设备对远场目标探测前，利用近场声图扫描的方法提取声纳设备近场区域中干扰源的个数N及位置信息；建立水下远场目标探测时存在近场强干扰源的模型，计算出第i个干扰源所在位置坐标的导向矢量；确定波束零陷权和方位谱的形式；判断接收基阵接收到的信号是否属于宽带信号；将接收到的宽带信号在频域上划分成若干窄带信号，最后综合所有频段的输出得到宽带信号的估计结果。本发明专利技术将本地干扰视为近场，针对其所在位置坐标形成聚焦到点的波束指向性零点，给出了具体的波束零陷权和方位谱的形式，克服了以往波束零陷方法带来的“盲区”影响；同时又将真实目标视为远场进行测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是ー种阵列信号处理领域中的水声被动定位方法。更确切地说是ー种水下远场目标被动定位过程中近场强干扰源的抑制方法。
技术介绍
水下远场目标的被动定位过程中，近场强干扰源的抑制问题一直备受关注。尤其是在多目标探测过程中，近场强干扰源给远场目标的检测带来了很大的干扰，直接导致声纳设备的作用距离缩短、目标分辨率降低。水下近场强干扰源的来源很多，比较典型的有拖船干扰、本船自噪声干扰。近场强干扰源的特点可总结为干扰源与声纳设备的几何关系固定、干扰源的方位和距离都会对远场目标的检测造成影响。阵列信号处理中，通常采用干扰抵消或者形成指向性零点的方法对干扰进行抑 制。无论哪种方法都是将目标和噪声视为远场情況，将干扰所在方位及其附近方位信号视为干扰，处理结果会在干扰方位形成较大盲区，有时盲区甚至达十几度，对目标的检测造成严重影响。采用波束零陷的方法对干扰源进行抑制是目前普遍采用的方法，但给出的波束零陷权大多是建立在干扰为远场假设的基础上，与实际中出现的近场干扰源差异较大。经过文献检索发现，有文献对近场干扰源的抑制和测量进行了研究，主要包括梅继丹，惠俊英，王逸林，余赞，周伟.Bartlett波束形成的波束零陷权设计.哈尔滨工程大学学报，2008，29 (12) :1315-1318.(以下简称文献I)梅继丹，王新勇，惠俊英，王逸林.近场声聚焦波束形成与波束零陷研究.大连海事大学学报，2009，35 (3) :21-24.(以下简称文献2)文献I给出了一种基于Bartlett波束形成的波束零陷权矢量设计方法，这种方法设计的波束零陷权是基于目标和干扰均为远场假设的基础上，并且认为干扰的影响只与干扰源所处的方向有夫。利用文献I中设计的波束零陷权可以抑制远场条件下干扰对目标检测的影响。但是近场干扰源对目标检测的影响不仅与干扰源的方向有关还与干扰源的位置有关，因此文献I中研究的波束零陷权对于近场干扰来说是不适用的。文献2在分析舰船各部位辐射噪声源分布情况时，为了減少强辐射声源对舰船其他部位波束扫描的影响提出了近场波束零陷的形成方法。该方法仅可实现水下结构物辐射噪声的声图测量，但不具备对水下远场目标的定位功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在对远场目标搜索的过程中使近场强干扰的波束输出为零，能抑制近场强干扰对远场目标定位的影响的。本专利技术的目的是这样实现的(I)声纳设备对远场目标探测前，利用近场声图扫描的方法提取声纳设备近场区域中干扰源的个数N及位置信息ri、Θ i，i = 1，···，N ;其中ri为第i个干扰源与接收基阵中心的距离，Θ i为第i个干扰源与接收基阵中心连线和基阵左侧延长线的夹角；(2)建立水下远场目标探测时存在近场强干扰源的模型，明确近场干扰源、远场信号与接收基阵的几何关系；近场干扰源按球面波扩展，远场信号按平面波传播；以接收基阵最左端的基元作为參考基元，按照干扰源的传播规律和干扰源与接收基阵的几何关系计算出第i个干扰源所在位置坐标的导向矢量a (ri； Θ J ；(3)根据⑴和⑵中获取的近场强干扰源的个数信息、与声纳设备的几何关系，确定波束零陷权和方位谱的形式权利要求1.一种，其特征是 (1)声纳设备对远场目标探测前，利用近场声图扫描的方法提取声纳设备近场区域中干扰源的个数N及位置信息巧、0 i； i = I,, N ;其中&为第i个干扰源与接收基阵中心的距离，e i为第i个干扰源与接收基阵中心连线和基阵左侧延长线的夹角； (2)建立水下远场目标探测时存在近场强干扰源的模型，明确近场干扰源、远场信号与接收基阵的几何关系；近场干扰源按球面波扩展，远场信号按平面波传播；以接收基阵最左端的基元作为参考基元，按照干扰源的传播规律和干扰源与接收基阵的几何关系计算出第i个干扰源所在位置坐标的导向矢量a (ri； 0 J ； (3)根据步骤(I)和(2)中获取的近场强干扰源的个数信息、与声纳设备的几何关系，确定波束零陷权和方位谱的形式2.根据权利要求I所述的，其特征是阵接收到干扰信号为窄带时直接使用步骤(3)中波束零陷权的形式对远场目标进行扫描，从而得到远场信号的方位信息，结束整个搜索过程。全文摘要本专利技术提供的是一种。声纳设备对远场目标探测前，利用近场声图扫描的方法提取声纳设备近场区域中干扰源的个数N及位置信息；建立水下远场目标探测时存在近场强干扰源的模型，计算出第i个干扰源所在位置坐标的导向矢量；确定波束零陷权和方位谱的形式；判断接收基阵接收到的信号是否属于宽带信号；将接收到的宽带信号在频域上划分成若干窄带信号，最后综合所有频段的输出得到宽带信号的估计结果。本专利技术将本地干扰视为近场，针对其所在位置坐标形成聚焦到点的波束指向性零点，给出了具体的波束零陷权和方位谱的形式，克服了以往波束零陷方法带来的“盲区”影响；同时又将真实目标视为远场进行测量。文档编号G01S7/537GK102809744SQ201210149999公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月15日 优先权日2012年5月15日专利技术者张亮, 梅继丹, 王逸林, 蔡平 申请人:哈尔滨工程大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水下远场目标被动定位过程中的近场强干扰源抑制方法，其特征是：(1)声纳设备对远场目标探测前，利用近场声图扫描的方法提取声纳设备近场区域中干扰源的个数N及位置信息ri、θi，i＝1,…,N；其中ri为第i个干扰源与接收基阵中心的距离，θi为第i个干扰源与接收基阵中心连线和基阵左侧延长线的夹角；(2)建立水下远场目标探测时存在近场强干扰源的模型，明确近场干扰源、远场信号与接收基阵的几何关系；近场干扰源按球面波扩展，远场信号按平面波传播；以接收基阵最左端的基元作为参考基元，按照干扰源的传播规律和干扰源与接收基阵的几何关系计算出第i个干扰源所在位置坐标的导向矢量α(ri,θi)；(3)根据步骤(1)和(2)中获取的近场强干扰源的个数信息、与声纳设备的几何关系，确定波束零陷权和方位谱的形式Wopt(θ)=Bα(θ)αH(θ)Bα(θ)Popt(θ)=BHαH(θ)RBα(θ)αH(θ)Bα(θ)其中，B＝I？H(HHH)？1HH，H＝[α(r1,θ1),α(r2,θ2),…,α(rN,θN)]，I为M×M的单位矩阵，M为接收基阵阵元的个数，θ为目标方位，扫描范围[0,180°]，R＝E{XXH}，X为接收基阵的观测数据矢量；(4)判断接收基阵接收到的信号是否属于宽带信号；(5)干扰源为宽带时，将接收到的宽带信号在频域上划分成若干窄带信号，每个子带上波束零陷权和方位谱的形式分别为Wopt(fi,θ)=[I-H(fi)(HH(fi)H(fi))-1HH(fi)]α(fi,θ)α(fi,θ)H[I-H(fi)(HH(fi)H(fi))-1HH(fi)]α(fi,θ)Popt(θ)=BαH(θ)RBα(θ)αH(θ)Bα(θ)其中，信号第i个频段的方向矢量为fi为第i个频段的中心频率，τ＝d？sin(θ)/C，C为声速，d为接收基阵相邻阵元间的距离；最后综合所有频 段的输出得到宽带信号的估计结果P(θ)=Σi=1JηiP(fi,θ)ηi为各子带能量加权系数，为计算方便通常取ηi＝1。FDA00001640955600015.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，梅继丹，王逸林，蔡平，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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