一种双子阵本舰噪声抑制方法
发布时间：2021-08-17 19:49
针对拖曳阵声纳接收的远程弱目标在本舰噪声强干扰条件下难以检测的问题,提出一种基于子阵的本舰噪声抑制算法,利用2个重叠子阵,分别估计子阵的波束输出,在子阵域设计加权实现干扰抑制。该算法抑制宽度可通过零陷加权矢量控制,并具有时间复杂度低,运算效率高的优点。计算机仿真和海试数据处理结果表明,算法能有效抑制本舰噪声,提高弱目标的检测性能,提升输出信干比约15 dB。
【文章来源】：网络新媒体技术. 2020,9(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
算法流程图
假设仿真采用阵元间距为2.5 m的64阵元均匀线列阵接收远场信号,干扰和目标信号均为频率范围为20-300 Hz宽带信号,信干比为-20 dB,目标信号方位70°,干扰信号与目标信号不相干,方位分布角度范围为0-30°,峰值位置为20°,背景噪声为加性高斯白噪声,信噪比为-15 dB,且与目标信号和干扰信号无关;系统采样率为3 kHz。方位扫描网格为0～180°,扫描间隔为0.5°,仿真中零陷宽度由零陷深度U为-10 dB的式(11)决定。图2给出了干扰抑制效果的仿真结果,为方便比较,对仿真结果进行归一化处理。由于信干比为-20 dB,强干扰条件下,70°方位的弱目标在常规波束形成CBF下难以被辨认。IBF干扰抑制算法和本文提出的算法均可对干扰进行抑制而不影响信号,但本文提出的算法干扰抑制零陷凹槽较宽,能够更好地抑制宽波束干扰。
实验于中国南海海域进行,采用一条阵元间距为2.4 m的64阵元柔性拖曳阵作为接收基阵,本舰噪声分布范围为0-40°,且相对于远场水下声源为一强干扰声源,系统采样率为16 kHz,数据处理频带为80-200 Hz,总数据时长28分钟,将每16000采样点作为一帧数据,方位扫描网格为0-180°,扫描间隔为0.5°,利用本文提出的算法对本舰噪声进行干扰抑制,抑制方位为20°,抑制零陷宽度由零陷深度U为-10 dB的式(11)决定。图3为海试数据的方位历程(Bearing-Time Recording, BTR)图。图3(a)为未作干扰抑制的CBF方位历程图,由于强干扰本舰噪声(方位范围为0-40°)的存在,目标被本舰噪声的旁瓣所掩盖,降低了目标的检测性能;图3(b)为本文提出的干扰抑制算法的方位历程图,算法能对能抵消本舰噪声干扰,3个目标清晰可见;图3(c)为第10分钟的方位谱截面图,本文提出的算法可以在给定波束宽度内形成零陷,且不对零陷凹槽范围外的目标造成影响;表1给出了第10分钟3个目标的输出信干比(Signal Interface Ratio,SIR)比较。本文提出的算法输出SIR能够提升约15 dB,较大程度上提高了输出信干比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种降维空域滤波矩阵的设计方法[J]. 梁国龙,赵文彬,付进. 电子学报. 2017(02)
[2]一种最差情况下性能最优化的特征分析自适应波束形成方法[J]. 郭鑫,葛凤翔,任岁玲,郭良浩. 声学学报. 2015(02)
[3]具有良好宽容性的逆波束形成干扰抑制算法研究[J]. 葛士斌,陈新华,孙长瑜. 电子与信息学报. 2015(02)
[4]基于零陷展宽的双基地声纳直达波抑制算法[J]. 姚瑶,张明敏,袁骏. 声学技术. 2012(03)
[5]声纳中具方向性宽带强干扰的实时抑制方法[J]. 李嶷,陈新华,孙长瑜,卫翀华. 应用声学. 2008(04)
[6]宽带相控阵雷达数字波束形成及干扰置零方法[J]. 曹运合,张焕颖,张守宏,刘峥. 电子与信息学报. 2007(02)
[7]多元阵列的信号相位匹配法[J]. 朱维杰,孙进才. 西北工业大学学报. 2002(04)
[8]拖线阵自适应本舰噪声抵消系统[J]. 丛卫华,刘孟庵. 声学与电子工程. 1991(03)
本文编号：3348384
【文章来源】：网络新媒体技术. 2020,9(04)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
算法流程图
假设仿真采用阵元间距为2.5 m的64阵元均匀线列阵接收远场信号,干扰和目标信号均为频率范围为20-300 Hz宽带信号,信干比为-20 dB,目标信号方位70°,干扰信号与目标信号不相干,方位分布角度范围为0-30°,峰值位置为20°,背景噪声为加性高斯白噪声,信噪比为-15 dB,且与目标信号和干扰信号无关;系统采样率为3 kHz。方位扫描网格为0～180°,扫描间隔为0.5°,仿真中零陷宽度由零陷深度U为-10 dB的式(11)决定。图2给出了干扰抑制效果的仿真结果,为方便比较,对仿真结果进行归一化处理。由于信干比为-20 dB,强干扰条件下,70°方位的弱目标在常规波束形成CBF下难以被辨认。IBF干扰抑制算法和本文提出的算法均可对干扰进行抑制而不影响信号,但本文提出的算法干扰抑制零陷凹槽较宽,能够更好地抑制宽波束干扰。
实验于中国南海海域进行,采用一条阵元间距为2.4 m的64阵元柔性拖曳阵作为接收基阵,本舰噪声分布范围为0-40°,且相对于远场水下声源为一强干扰声源,系统采样率为16 kHz,数据处理频带为80-200 Hz,总数据时长28分钟,将每16000采样点作为一帧数据,方位扫描网格为0-180°,扫描间隔为0.5°,利用本文提出的算法对本舰噪声进行干扰抑制,抑制方位为20°,抑制零陷宽度由零陷深度U为-10 dB的式(11)决定。图3为海试数据的方位历程(Bearing-Time Recording, BTR)图。图3(a)为未作干扰抑制的CBF方位历程图,由于强干扰本舰噪声(方位范围为0-40°)的存在,目标被本舰噪声的旁瓣所掩盖,降低了目标的检测性能;图3(b)为本文提出的干扰抑制算法的方位历程图,算法能对能抵消本舰噪声干扰,3个目标清晰可见;图3(c)为第10分钟的方位谱截面图,本文提出的算法可以在给定波束宽度内形成零陷,且不对零陷凹槽范围外的目标造成影响;表1给出了第10分钟3个目标的输出信干比(Signal Interface Ratio,SIR)比较。本文提出的算法输出SIR能够提升约15 dB,较大程度上提高了输出信干比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种降维空域滤波矩阵的设计方法[J]. 梁国龙,赵文彬,付进. 电子学报. 2017(02)
[2]一种最差情况下性能最优化的特征分析自适应波束形成方法[J]. 郭鑫,葛凤翔,任岁玲,郭良浩. 声学学报. 2015(02)
[3]具有良好宽容性的逆波束形成干扰抑制算法研究[J]. 葛士斌,陈新华,孙长瑜. 电子与信息学报. 2015(02)
[4]基于零陷展宽的双基地声纳直达波抑制算法[J]. 姚瑶,张明敏,袁骏. 声学技术. 2012(03)
[5]声纳中具方向性宽带强干扰的实时抑制方法[J]. 李嶷,陈新华,孙长瑜,卫翀华. 应用声学. 2008(04)
[6]宽带相控阵雷达数字波束形成及干扰置零方法[J]. 曹运合,张焕颖,张守宏,刘峥. 电子与信息学报. 2007(02)
[7]多元阵列的信号相位匹配法[J]. 朱维杰,孙进才. 西北工业大学学报. 2002(04)
[8]拖线阵自适应本舰噪声抵消系统[J]. 丛卫华,刘孟庵. 声学与电子工程. 1991(03)
本文编号：3348384
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