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复杂噪声场下对角减载技术的原理及应用

发布时间:2018-05-22 11:29

  本文选题:水下噪声场 + 对角减载 ; 参考:《物理学报》2017年01期


【摘要】:实际水下噪声场是非常复杂的,它具有一定的相关性,且各阵元接收到的噪声的功率不相等,因此归一化的噪声协方差矩阵不是单位矩阵,会使得一些阵列信号处理算法的性能下降.针对这个问题,本文充分分析了复杂噪声场的物理特性,建立了噪声协方差矩阵的物理模型,提出了一种复杂噪声场下的协方差矩阵对角减载技术.首先将数据协方差矩阵减去一个减载系数矩阵,在使得波束输出信噪比达到最大的约束条件下,获得了减载系数矩阵的理论表达式和近似表达式.然后利用最小二乘方法,估计减载系数矩阵,并且理论分析了噪声场的相关性及输入信噪比对估计误差的影响.仿真实验和湖试数据处理结果表明,在复杂噪声场条件下,该算法提高了输出信噪比,改善了阵列信号处理算法的性能,并且该算法计算复杂度低,可以实时处理.
[Abstract]:The actual underwater noise field is very complex, it has certain correlation, and the power of the noise received by each array element is not equal, so the normalized noise covariance matrix is not a unit matrix. The performance of some array signal processing algorithms is degraded. In order to solve this problem, the physical characteristics of complex noise field are fully analyzed, the physical model of noise covariance matrix is established, and a diagonal load reduction technique of covariance matrix under complex noise field is proposed. Firstly, a load reduction coefficient matrix is subtracted from the data covariance matrix, and the theoretical and approximate expressions of the load reduction coefficient matrix are obtained under the constraint condition of maximum signal-to-noise ratio (SNR) of the beam output. Then the least square method is used to estimate the load reduction coefficient matrix, and the correlation of the noise field and the influence of the input signal-to-noise ratio on the estimation error are analyzed theoretically. The simulation results and lake test data processing results show that the proposed algorithm improves the output SNR and the performance of the array signal processing algorithm under the condition of complex noise field. Moreover, the algorithm has low computational complexity and can be processed in real time.
【作者单位】: 西北工业大学航海学院;西北工业大学海洋声学信息感知工业和信息化部重点实验室;长沙金信诺防务技术有限公司;
【分类号】:TB56

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本文编号:1921878

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