论文摘要
常规拖曳线列阵声纳在实际应用中一直存在两个关键性问题:阵列孔径过长和左右舷模糊问题。矢量水听器的空间指向性与空间增益的优点可以很好地解决这两个问题,因此具有良好的应用前景。但无论是一般拖曳线列阵还是矢量拖曳线列阵声纳,在实际使用时都必须经受住复杂海洋噪声环境的严峻考验。在海洋环境中,拖体的辐射噪声是影响拖曳线列阵声纳探测性能的关键因素,并且其噪声特性极为复杂,到目前为止也没有特别理想的干扰抑制方法。为了提升拖曳线列阵声纳的弱目标探测性能以及减少探测盲区,就必须抑制此类噪声干扰。本文以矢量拖曳阵为背景,力图找到可以有效抑制拖体噪声干扰的方法,主要做了以下工作:研究了拖体辐射噪声的时频特性和空间特性,建立了拖体噪声的多途传播模型,分析了浅海条件下拖体噪声对拖曳线列阵定向性能的影响。通过试验数据分析,进一步验证了拖船噪声会使得拖曳线列阵声纳在端射方向一定角度范围内存在探测盲区,同时可能会掩盖弱目标。在对矢量水听器的性质和拖体噪声特性进行详细分析的基础上,提出了两种拖体干扰抑制技术。第一种是矢量阵列自适应干扰抑制方法,该方法利用了矢量水听器抗相干干扰的特性,自适应滤波器的阶数非常小,有着相对较低的计算量;第二种是矢量阵列拖体噪声映像波束相减方法,该方法利用了矢量水听器声压振速联合信号处理的“心形”指向性,理论上可以将干扰噪声完全抑制。给出了衡量矢量噪声干扰抑制的性能指标,并对上述两种方法进行了比较。两种方法都适用于宽带噪声信号的抑制,都有较好的干扰抑制效果,都可以在进行干扰抑制的同时,保证矢量阵的左右舷抑制比不降低。第二种方法,实现更简单,计算量更小,理论上可以将噪声干扰完全抑制,且适用于非稳定随机信号,不需要自适应算法中要求的稳态建立时间。矢量水听器拖曳阵拖体干扰抑制方法的提出,将进一步提高矢量阵列的目标探测和定向定位性能,促进矢量阵列的应用发展。