拖曳线列阵机动时的一种目标检测算法研究-论文.pdf

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1、第39卷第4期声学学报Vo1．39。NO．42014年7月ACTAACUSTICAJu1．，2014拖曳线列阵机动时的一种目标检测算法研究王世闯王茂法肖翔王晓林(杭州应用声学研究所杭州310012)2012年12月26日收到2013年5月28日定稿摘要根据水动力学流体运动特性，对Burgess建立的水中运动拖缆模型进行了修正，并基于有限差分法和牛顿迭代法提出修正模型的实时求解方法。同时，在阵形求解理论和自适应宽带聚焦波束形成理论的基础上，提出一种畸变阵的目标检测算法。将实时计算所获得的阵元位置信息作为变量引入自适应宽带聚焦波束形成算法中进行目标检测。并进行了

2、海试。试验中在常规算法失效的情况下该算法准确的检测到目标。数据处理结果表明，该算法在阵形大幅度畸变时的输出信噪比比常规算法高15dB。解决了拖线阵在机动(转向)过程因阵形畸变而无法检测目标的问题，充分验证了该算法的有效性。PACS数：43．30，43．58，43．60AtargetdetectionalgorithmresearchduringtowedlinearraymaneuveringWANGShichuangWANGMaofaXIAOXiangWANGXiaolin(HangzhouAppliedAcousticInstituteHangzhou3

3、10012)ReceivedDec．26，2012RevisedMay28，2013AbstractThetowedcablemovementmodelestablishedbyBurgessismodifiedaccordingtothehydrodynamicchar—acteristics．Moreover，areal-timemodel—relatedparametersestimationmethodisproposedgroundeduponthefinitediferenceandNewtoniterationmethod．Atthesamet

4、ime，anapplicabletargetdetectionalgorithmtodeformedflexiblearrayisputforwardbasedoilthearrayshapeestimationandadaptivebroadbandfocusedbeam-formingtheory．Thereal-timehydrophonelocationinformationisintroducedintotheadaptivebroadbandfocusedbeam——formingalgorithminordertodetecttarget．Th

5、eseatrialwascarriedout．Theproposedmethodwasaccuratelydetectedthetargetintheeaseoftheconventionalmethodinvalidduringtheseatria1．Thedataanalysisshowsthat，comparedwiththeconventionalprocessingtechnique，theoutputsignaltonoiseratio(SNR)ofproposedmethodimprovesby15dB．Theproblemthatperfor

6、mancedeteriorationleadstonovaliddetectionduringthemaneuveringorsteeringoperationsisresolved，whichverifiestheproposedmethod’sefectiveness．征向量法、时延估计法、和频率～波数法。陡度法由Bucker提出，采用最优化方法，定义一个代价函数引言一陡度，把波束输出功率的平方值对波束指向角拖曳平台水中机动(转向)会导致拖线阵阵形畸的正弦值作积分，当水听器估计位置与实际位置重变。此时水中阵形不再是水平直线。这导致以直线阵合时，陡度最大；

7、特征向量法基于阵列信号相关矩阵为依托的波束形成算法在阵形产生畸变的时间段内的特征分解，当知道波长和声源方向，可得到阵元间无法探测到目标。故对部署的拖线阵阵形的实时估相位延迟，从而估计出阵元问相对位置；时延估计法计成为一个亟待解决的重要研究课题。目前有两大是基于时间延迟估计的阵形估计法；频率一波数法是类解决方案，一种是基于声场信号的声学方法，另在频率波数域通过迭代方法估计出阵形，将宽频带一种是非声学方法。前者的主要方法有：陡度法、特和信号源方向角的信息组合起来，核心为采用了最442声学学报2014芷大似然估计。以上四种方法有一个共性，即利用了拖自适应宽带聚焦波

8、束形成算法，进行目标检测。通过线阵接收到的声场数据来