[发明专利]一种双层圆柱阵水下被动目标检测方法

说明书

技术领域

本发明属于阵列信号处理领域，尤其涉及一种双层圆柱阵水下被动目标检测方法。

背景技术

利用目标辐射的噪声进行探测的声纳被称为被动声纳，具有隐蔽性高和能进行目标识别等优点，是对各类舰船和潜艇等水面和水下目标进行探测的主要手段。被动声呐探测的首要任务是通过目标辐射的声信号发现目标，并确定目标的距离、方位、速度和类型等信息，分别对应目标信号检测、参数估计和目标识别的技术。在声呐探测系统的信号处理流程中，目标信号检测通常位于系统的前段，是目标分类和定位的前提和基础。

目前水下被动目标信号检测的技术主要分为两种：一种是基于时域或频域的检测技术，主要应用于复杂噪声环境下的特定声信号的检测，常常需要背景噪声和目标特性等先验知识的帮助，才能获得较好的性能；另一种是基于空域的信号检测技术，主要利用信号与噪声和干扰的空间分布的不同来进行目标信号的检测。基于空域信息的检测技术常常与探测系统的接收前端密切结合，在实际工程中得到较为广泛的应用。

水下目标的辐射噪声由于海水的吸收衰减，经过长距离传播后，到达接收系统时的信号强度往往比较微弱。利用基阵增加目标辐射噪声信号的空间增益，以提高探测距离，是水下目标探测普遍采用的方法。传统的采用线阵或者圆阵等二维阵进行水下目标探测比较常见，但随着对水下目标探测技术指标的进一步提高，传统的方法已经很难满足需求，采用更复杂的组合体积阵成为一种趋势。采用体积阵，可以在基阵上安放更多的阵元，在进一步提高空间增益的同时，可以采用更加灵活多样的处理算法，有助于提高综合探测性能。

现有的基于空域的检测技术，往往需要事先根据方位历程图估计噪声门限。然而一方面：方位历程图在系统的处理流程中，往往是在检测到目标信号之后才进行的操作；另一方面水下噪声的时变和不均匀分布导致信号检测的性能很难获得较好的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有强稳健性的，双层圆柱阵水下被动目标检测方法。

一种双层圆柱阵水下被动目标检测方法，包括以下步骤，

步骤一：接收基阵是由双层圆柱阵组成的体积阵，其柱面的内外圈半径分别为r₁和r₂，双层圆柱阵的内外圈圆柱分别分布N个线阵，每个线阵上等间隔分布着P个阵元，内外圈圆柱阵的阵元输出信号为x_ijl(n)，i＝1,2分别代表内外圈，j＝1,2…N代表圆柱圆周上阵元数目，l＝1,2…P代表每个线阵上的阵元数目；

步骤二：将每个线阵的阵元输出相加，则圆柱阵等效成圆阵，得到2*N路输出y_ij(n)：

yij(n)=Σl=1Pxijl(n);]]>

步骤三：根据双层圆阵输出的声信号y_ij(n)，对内外层圆阵分别预成M个波束，获得2M个波束：

其中，分别用b₁(θ_k)和b₂(θ_k)表示内外圈的波束指向性函数，θ_k代表第k个预成角度，θ_k＝2π(k-1)/M,k＝1…M，波束与波束之间的夹角为△θ＝2π/M，N代表圆周上的阵元个数，f_s是采样频率，