[发明专利]一种可用于被动合成孔径阵列偏航的目标检测方法及系统

权利要求书

1.一种可用于被动合成孔径阵列偏航的目标检测方法，该方法能够用于当拖线阵运动规则或不规则导致的拖线阵声纳载体偏离航迹时对水下弱目标信号进行有效检测，所述方法包含：

步骤101)构造拖线阵运动时对待检测目标信号进行声场空间采样的接收模型，拖线阵阵列开始运动并同时接收来自于待测水下目标的信号对所接收的信号进行空间采样；

步骤102)基于所述接收模型，在拖线阵相邻的采样时间间隔发生相继两次运动时，计算相邻两次快拍各重叠阵元的相位相关因子，并采用线性拟合进行相位估计修正得到未重叠阵元的相位相关因子；

步骤103)以拖线阵声纳采样时第1次快拍为基准，利用步骤102)拟合得到未重叠阵元的相关因子对第2次测量时各阵元的快拍输出进行相位修正补偿；

步骤104)重复步骤102)和步骤103)，依据所述接收信号模型，直至将声场采样空间上各次测量的接收信号的所有快拍阵列的输出依次进行补偿，得到扩展的虚拟阵列的输出结果；

步骤105)将步骤104)得到扩展的虚拟阵列的输出进行相干累加，得到目标波束对应方位，实现对目标信号的检测;

其中，所述接收模型为：由拖缆连接的若干个等间距的各向同性线列阵，该线列阵作匀速直线运动，以某一时刻第1号阵元接收到的待测目标信号为基准，其它阵元相对于1号阵元接收具有特定的传播时延，运动一定时间间隔后，再次对待测目标信号进行接收处理，其它阵元相对于1号阵元接收具有特定的传播时延，以此拖线阵运动并按固定的时间间隔对待测信号进行接收，构建接收信号模型。

2.根据权利要求1所述的可用于被动合成孔径阵列偏航的目标检测方法，其特征在于，所述步骤102)进一步包含：

步骤102-1)采用ETAM算法利用拖线阵阵列在相邻的采样时间间隔发生相继两次运动时，计算相邻两次快拍各重叠阵元的相位相关因子；

步骤102-2)对相邻两次各重叠阵元的相位相关因子进行相位估计线性拟合，经修正得到其它未重叠阵元的相位相关因子。

3.根据权利要求1所述的可用于被动合成孔径阵列偏航的目标检测方法，其特征在于，所述步骤102-2)利用最小二乘法进行相位估计线性拟合。

4.根据权利要求2或3所述的可用于被动合成孔径阵列偏航的目标检测方法，其特征在于，所述步骤102-2)具体为：

假设拖线阵声纳相邻两次快拍时的阵列运动保持均匀线列阵时，相邻两次快拍重叠阵元个数为“N-q”，当采用孔径合成求相位相关因子时均以前一次快拍阵列所在位置为基准，各重叠阵元的相位相关因子为ψ_p，利用线性拟合方法对各ψ_p作形如ψ=m+n·k拟合，通过将其重叠的N-q个相位相关因子代入ψ=m+n·k得到方程组,求解对应的方程组，根据方程组对其它未重叠q个阵元的相位相关因子分别计算，继而对第2次快拍阵列输出信号作相位补偿，并依次对其它快拍进行相位修正补偿处理；

其中，p=1,2,…,N-q；p＝N-q+1,N-q+2,…,N；所述线性拟合方法包含最小二乘法。

5.根据权利要求1所述的可用于被动合成孔径阵列偏航的目标检测方法，其特征在于，所述步骤105)进一步包含：

步骤105-1)依据步骤104)对各次测量的接收信号输出依次进行补偿得到扩展阵元数据进行相干累加，得到整个虚拟阵列的输出；

步骤105-2)将整个虚拟阵列的输出采用波束形成等技术进行处理，结合各时间段的信号进行处理获得时间方位历程图；

步骤105-3)再对时间方位历程图波束输出进行检测，得到目标波束对应方位，具体为：将不同频带内目标波束对应的检测方位进行记录，将各频带内存储的方位进行二次拟合，根据计算结果计算方位估计方差，将计算的方位估计方差与设定的检测方差门限进行比较，若小于门限，则检测到的水声目标信号结果属实，接收到水下目标信号确实含有水声目标信号，否则检测结果为虚警，接收到的信号中不含目标信号，继而完成对目标信号的检测。