[发明专利]一种宽容的大孔径拖线阵时域单波束处理方法

说明书

本发明公开了一种宽容的大孔径拖线阵时域单波束处理方法，利用点目标源传播信号在空间上分布的马尔科夫特性及噪声相关半径对于不同阵孔径影响差异性，采用“先微分，再积分”的分子阵处理方法，将大孔径线列阵先划分为多个连续的M个子阵，通过各子阵对相同目标的时域单波束处理输出对应的子阵时域单波束{q_m,m∈[1,M]}，比较最近邻的两个子阵单波束之间的相关性α_m及时延偏移量{τ_m,m∈[1,M]}，通过相关性与设定门限进行比较并筛选子阵单波束，进而对筛选出的子阵段单波束在频域上进行相位补偿‑求和处理后重构出单波束输出结果。本发明的有益效果为：该方法利用相邻子阵之间的相位差异特性，分段处理并综合补偿，实现简单且具有实时性和有效性。

技术领域

本发明属于声纳低频大孔径拖曳线列阵时域单波束收听及特征分析处理技术领域，主要是一种宽容的大孔径拖线阵时域单波束处理方法。

背景技术

低频大孔径拖曳线列阵声纳主要用于弱目标探测，在具有可靠的目标检测性能基础上，需要进一步对目标类型及属性进行分析和判定，即对稳定检测跟踪方位的目标单波束进行收听和特征分析，进而依据声纳兵和特征知识库辅助作分类识别。然而，实际中大孔径拖曳线列阵受平台和环境相互作用产生的阵形畸变以及海洋噪声场的时空相关特性及近远场条件失配均会使基于相干处理的大孔径基阵时域单波束形成处理增益下降，进而影响后端对目标特性和类型的有效判别。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种宽容的大孔径拖线阵时域单波束处理方法，该方法利用相邻子阵之间的相位差异特性，分段处理并综合补偿，实现简单且具有实时性和有效性。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种宽容的大孔径拖线阵时域单波束处理方法，利用点目标源传播信号在空间上分布的马尔科夫特性及噪声相关半径对于不同阵孔径影响差异性，采用“先微分，再积分”的分子阵处理方法，将大孔径线列阵先划分为多个连续的M个子阵，通过各子阵对相同目标的时域单波束处理输出对应的子阵时域单波束{q_m,m∈[1,M]}，比较最近邻的两个子阵单波束之间的相关性α_m及时延偏移量{τ_m,m∈[1,M]}，通过相关性与设定门限进行比较并筛选子阵单波束，进而对筛选出的子阵段单波束在频域上进行相位补偿-求和处理后重构出单波束输出结果，或者直接经过升采样后通过时延补偿重构出单波束输出波形；若从综合存储量和运算量最小代价角度出发，建议在频域数据上通过相位补偿方式重构单波束波形。

更进一步的，该方法具体包括如下步骤：

第一步，将大孔径线列阵分成连续且相等的M个子阵段，对于已进行目标关联后的各子阵舷角{θ_m,m∈[1,M]}，分别进行各子阵的常规时域单波束处理，对于第m子阵的单波束形成输出波形表示为其中K表示第m子阵段的阵元通道数目，d表示相邻阵元间距，c表示声传播速度，sin(·)表示正弦函数，x_k(t)表示该子阵段的第k通道输出波形，依此处理得到其余各子阵单波束，输出M组子阵时域单波束结果表示为{q_m,m∈[1,M]}；

第二步，对相邻子阵单波束进行相关处理，得到对应的时延偏移量{τ_m,m∈[1,M]}及相关度{α_m,m∈[1,M]}；

其中m∈[2,M]，τ₁＝0；Corr(·)、Index_max(·)分别表示相关处理函数和最大值位置搜索函数，f_s、c分别表示采样率和声速；

α_m＝max(Corr(q_m/||q_m||,q_m-1/||q_m-1||)),m∈[2,M]，α₁＝1，max表示求最大值函数，||·||表示二阶范数算子；