声矢量阵指向性

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1、声矢量阵指向性惠俊英蔡平生雪莉梁国龙(哈尔滨工程大学水声工繇哈尔滨150001)摘要：单矢量传感器具育可电子旃待白々1雕轩指向性，有最好的探测能力，矢量(传感器)阵●墩得更好的能力。本文i寸论理强条件下单矢量传感嚣、二元矢量阵和矢量传巷嚣线列阵的指向性．为实厮；应甩和夸后的进一步研究打下基础．Di您蛐ofAcousticVectorAtrayHUIJm咖CAIP虹gSHENGXudLIANGGuolong(u面们腑一∞坩嘶D蟹瞻耵姆fl斜，月a岫拥D蟹妇咖u呐孵诚妒尉奢曲l150001)Abstrm盘By啮蜘of怔dipol

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3、喇by蝴hydr哦眦may．The㈣ofsh唱k，咖蛳咖army啪咖㈣删vcc¨。liDc盯aⅡ掣a托sl∞wninthisa疵k．Thbwillmahfimndatianl时facm丑l坤pli幽mdfunlxermscarch1引言传感器的变革J蝴动系统技术的变革。水听器作为水声系统几乎唯一的接收传感器已有近百年的历史，近年采声父量传感器技术的蓬勃发展必将推动声呐和水声技术的发展。同

4、时拾取接收点声压p和振速t，y∥H的传感器称为矢量传感器。从远处目标传来的声信号是水平到达接收点的，它的t分量很小。因而，对丁目标信号矢量传感器实际E是三维(p，矿，，y。)的。一中有较多较强的近处干扰的信息。在抗自噪声干扰技术中旷是重要的角色。各向同性干扰很强是指p2很大，但是平均声自崩tp哥必然在零值附i肆}动．否则必不会为各向同性的．这是说从声矢量信号理的观点来看“干扰相对不算很强”。相干源信号的声压和振速是完全相关舶⋯，各向同性噪声场的四个分量是互相独立的。这意味着—个矢量基元至少有2叫个独立维数．这使得在阵长限定的

5、条件下，矢量阵比水听器阵的独立堆数增加至少—倍，这对低频被动声呐很有价值。水听器阵只能在p及其变换域进行信号处理；而矢量阵可以在【P】，p】，[p，v】，p，pv】，p，v，pv】等各种组合及相应的变抉域进行信号处理，因而有更多的方法来实现处理。单个矢量传感器可以测定目标的方位，在数赫兹的低频也是如此，这使水听器相形见绌．采用矢量传感器的拖电阵可以在发现距离上就分辨目标的左、右(舷侧)。矢量传感器偶极子指向性的零点，尤其是它的各种组合指向性的零点能确敛的用十抗相干十扰。，只需将指向性的零点方向对准干扰源。例如，抗拖船干扰，抗

6、舰船自噪声干扰。矢量传感器的零点可方便的电子旋转“’，矢量阵具有备阵元可旋转的零点，将给自适应波束形成技术吹来新鲜的风。单个矢量传感器输出的四个分量的各种线性组合可形成富于想象力的双边(对称的主极大)或单边(—个主极大)的指向性。尤其是它的单边指向性将使透声体积阵为克服散射声场破坏声“透明”的困难减小。目前已可生产从数赫兹到l00阳拓的矢量传搏器。侍感器的尺寸小到只有3c脚，甚至体积更小。这使得可在再种场台下使用。．近年来，美国和俄国正在大力发展矢量水声技术和矢量声呐技术⋯”，正在推广应用于拖曳阵、舷侧阵、艏端阵和各种水声系

7、统。美国海军甚至已集成了矢量信号处理专用的D．S．P⋯，可见其重视的程度。限于篇幅，本文仅初步{抛矢量传感器波束形成的有特色的技术。2单矢量传感器组合指向性矢量传感器的各振速分量和各声能流分量具有偶极子指向性．它们是双边瞄％向性，该指向性可以电子旋转并锐化波束3。只考察平面问题．则有：·全国优秀博I一论文基金资助项目(199939)一38—p(t)2x(O，■(f)=z(r)1cosO，■(，)=x(O·sin0‘(1)式中x(t)为相于源信号波形．0为目标方位，以J轴方向为0零度。它的组合指向性矗。(目)和B(口)为：疋p

8、)=击k∽c叫+w)·血y】_c唧训(2)B(印=去[__。)．sinq／+_。)·c。s矿】=si《口一y)(3)R。和月，是两个正交的双边偶极子指向性，改变妒值可以电子旋转指向性。用自适应处理器可以锐化主波束⋯。下面的线性组合可以形成单边指向性疋。(p)和尺。(口)：蹦班赤咖M∞】_s拼(竿)㈤凡㈣=赤附恻=牛(竽]“n(竿]]2㈣R。(口)和R。(口)是两个正交的单边指向性，改变∥值，它们的波柬都是可电子旋转的。采用自适应处理可以同样形成【4)式羽『(5)式的指向性，并且可以锐化主波束。2柏—上一3∞足(∞1辫’辫’辫

9、R(印％∽如(th闰(1)单传感器双边及单边可电子旋转的指向性(∥=45。)3二元矢量阵指向性晟简单的阵是二’元阵，以此为例说明矢量阵波束形成的特点。二元父茸传感器阵及其响应轴J，y示于图(2)。口，为间距，p为相穆器，占为入射平面波与轴的夹角。设入射谐和平面波角频率为∞．二元阵■分量相黼