[发明专利]一种双层圆柱阵水下被动目标检测方法

摘要

本发明公开了一种双层圆柱阵水下被动目标检测方法。将每个线阵的阵元输出相加，将圆柱阵等效成圆阵；根据双层圆阵输出的声信号，对内外层圆阵分别预成M个波束，获得2M个波束；将内外圈的相同编号的波束输出结果进行相关运算；计算每个相关函数的峰值和所有波束相关函数的最大值；将所有互相关峰值平均值和最大相关峰值进行比较，如果比值小于预设的阈值，则存在目标信号，否则不存在目标信号。与传统空域检测方法相比，受噪声起伏的影响较小。由于采用更复杂的体积阵，具有更高的空间增益，可探测更远的距离，检测结果还可为后续的目标方位精确估计提供大致的方位。

主权项

一种双层圆柱阵水下被动目标检测方法，其特征在于：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)：$y_{ij}\left(n\right)=\underset{l=1}{\overset{P}{\&Sigma;}}{x}_{ijl}\left(n\right);$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，${\mathrm{\&tau;}}_{ij}\left({\mathrm{\&theta;}}_k\right)=\frac{r_{i}cos\&lsqb;{\mathrm{\&theta;}}_k-(j-1)\mathrm{\&alpha;}\&rsqb;}{c}$其中，c＝1500m/s是水声声速，α＝2π/N代表圆周上阵元之间的夹角；步骤四：将内外圈的相同编号的波束输出结果进行相关运算：r_k(m)＝E{Y_1k(n)Y_2k(n+m)},M₁＜m＜M₂其中，参数M₁<0<M₂；步骤五：计算每个相关函数的峰值p_k和所有波束相关函数的最大值p_max：p_k＝max{r_k(m)|M₁＜m＜M₂}p_max＝max{p_k|k＝1...M}；步骤六：进行目标判断；(1)单目标情况，用所有峰值的平均值和最大值进行比较，根据阈值判断目标是否存在，H₀：目标存在，如果H₁：目标不存在，如果其中0<η₁<1是预设的阈值；(2)多目标情况，如果目标数目为M_T，且目标数目远小于波束个数，即M_T＜＜M，先计算最大的M_T个相关峰值，用所有峰值的平均值分别与这M_T个峰值进行比较，根据阈值判断目标是否存在，H₀：目标存在，如果H₁：目标不存在，如果其中，p_m是所有相关峰值中最大的M_T值，1≤m≤M_T，0<η_M<1是预设的阈值。