复杂环境下宽频率范围未知来波脉冲信号方位估计方法研究

摘要

本文针对非合作水声脉冲信号的宽频率范围、高精度、无盲区方位估计需求，开展了对复杂环境下宽频率范围未知来波脉冲信号方位估计方法的研究，基于常规阵列的局限性分析，设计了非等间隔三角阵，提出采用基于自适应强干扰抑制的分步方位估计算法、基于频率内插的方位估计方法及基于平台振动噪声检测的抗虚警脉冲信号检测与方位估计方法，以提高方位估计性能。具体工作如下:
　　1.全面讨论了常见脉冲信号方位估计的基本原理。分析比较了波束形成、互相关、互谱等方位估计方法及其适用性，针对阵列孔径以及阵元数有限等具体问题，提出采用互相关方法解决宽频率范围的测向问题，并采用长短基线解模糊方法解决相位模糊与测向精度之间的矛盾。
　　2.分析了常规阵列在宽频率范围、高精度、无盲区要求下测向的局限性。根据使用较少基元实现信号频率在100Hz～102.4kHz范围内精确测向以及空间无盲区等需求，设计了基于非等间隔三角阵的全向、全频率范围水声脉冲信号方位估计方案。
　　3.针对非等间隔三角阵设计了分频段的波束形成与互谱复合的方位估计方法，分析了该基阵在不同频段的测向性能，合理选择了针对波束形成测向和互谱方法的各自对应频段。并针对低频段精确测向难题，采用了基于自适应强干扰抑制的分步方位估计方法，提高了测向精度。
　　4.针对非合作信号频率估计不精确及平台振动噪声造成的高虚警问题，研究了基于双阵元的频率内插算法，分析了复杂环境下远近场信号传播特性的不同，提出了利用不同基元的测向来判定平台振动噪声的方法，降低了虚警。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 方位估计的研究现状

1．2．2 阵列设计的研究现状

1．3 本文主要内容

第二章 脉冲信号方位估计技术及性能分析

2．2．1 波束形成法的原理

2．2．2 波束形成的性能分析

2．3 互谱测向方法

2．3．1 互谱法测向的原理

2．3．2 互谱法测向的局限性

2．3．3 解模糊算法

2．4 互相关测向方法

2．4．1 互相关法的原理

2．4．2 互相关法的性能分析

2．5 本章小结

第三章 宽频率范围信号探测的阵形设计

3．2 阵形设计的原则

3．3 常规阵列宽频率范围方位估计的分析

3．3．1 基于线阵方位估计的分析

3．3．2 基于非等间隔双线阵方位估计的分析

3．3．3 基于圆阵方位估计的分析

3．3．4 基于等边三角形阵方位估计的分析

3．4 宽频率无盲区非等间隔三角阵的设计

3．4．1 非等间隔三角阵的设计

3．4．2 非等间隔三角阵的性能分析

3．5 本章小结

第四章 基于非等间隔三角阵的方位估计算法

4．1 引言

4．2 基于常规方位估计方法的分析

4．3 基于自适应强干扰抑制的分步方位估计方法

4．3．1 自适应强干扰抑制算法

4．3．2 分步方位估计算法

4．4 本章小结

第五章 复杂环境下非合作信号方位估计问题

5．1 引言

5．2 基于频率内插的方位估计算法

5．3 基于远近场传播特性的平台振动噪声检测方法

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献