基于波束域相位稳定性的目标检测方法研究

低信噪比下,为解决常规波束形成等权值累加空间谱各方位谱值,导致目标方位谱值被非目标方位谱值淹没,不能实现对水下辐射噪声信号未知的目标检测问题,本文提出了一种基于波束域相位稳定性的目标检测方法.依据水下目标辐射噪声含有稳定线谱及空间谱各方位对应波束域相位稳定性差异,该方法利用波束域相位方差对各方位谱值进行加权统计,实现了对水下目标方位角的有效估计.数值仿真和实验结果表明:相比常规波束形成,该方法可以进一步增强目标方位能量,抑制非目标方位噪声干扰,改善目标检测信噪比增益.

水下声学定位系统及其误差分析

介绍了水下声学定位系统的发展状况,详细阐述了长基线定位系统的定位原理及其误差分析,并对定位过程进行了误差的仿真分析。同时分析了二次水声定位的定位误差来源,包括GPS的系统误差、GPS和换能器的位置误差、测时误差、载船位置变化引起的误差、声速误差等,为减小定位误差,介绍了基于最小二乘法进行递推估算位置,通过足够冗余数据来减小测量误差的方法,为提高精度提供了依据。

一种水下信号采集系统及高分辨波束形成应用

水下信号采集系统中,针对常规波束形成不能突破瑞利限问题,本文首先通过对系统阵元接收信号进行相位模式空间变换,将其变换为具有Vandermonde结构特性的虚拟阵元接收信号,然后依据本文所述的一种基于自回归模型的逆波束形成算法实现对目标的检测与高分辨方位估计,并利用姿态数据对目标方位估计结果进行修正。理论分析和实验结果均验证了,相比其他方法,本文所述方法具有较高的方位分辨率,可有效实现对小夹角多目标的检测和方位估计。实验结果同样验证了,该系统可有效对N路水听器、姿态传感器、深度传感器拾取的数据进行预处理、采集、解算和存储、实现对多目标检测和方位估计,该系统已在工程项目中得到实际应用。