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矢量拖曳阵MVDR波束形成及本舰干扰抵消方法研究

石钰  
【摘要】:拖曳阵以其大孔径、工作频率低、探测距离远的优点,已经广泛应用到多种舰艇上,同时随着矢量水听器研究的深入,其也开始逐渐应用到了拖曳阵声呐中。虽然拖曳阵远离舰船,但是舰船的噪声对于远距离的目标信号来说仍属于强干扰,因此对矢量阵列性能和降低舰船干扰的研究,对于提升拖曳阵性能具有重要意义。 本文首先研究了本舰干扰抵消的自适应干扰抵消技术。通过对本舰干扰的时频域特性进行分析可知,本舰干扰是随机变化的信号,因此采用变换域自适应干扰抵消技术,同时采用二阶锥规划方法设计时域FIR波束形成器来提取本舰干扰信号。 本文接着分析了矢量水听器阵列波束形成器的数学模型,其中重点研究了MVDR波束形成器的性能,给出了矢量MVDR的波束图和其在有限抽样数据下的最优权向量,同时以系统输出的信干噪比作为性能的重要评价标准,推导了阵列输出信干噪比的一般形式,并讨论了当无干扰和含有单一干扰时,信干噪比的变化特点。并将之前的本舰干扰抵消技术应用到矢量阵中,实现了矢量阵的本舰干扰抵消。最后,本文通过试验验证了变换域自适应干扰抵消技术,证明该抵消技术切实有效。 在高信噪比的条件下,矢量阵MVDR可以很好的抑制干扰,但是在低信噪比时,其抑制干扰的性能将会受到影响,由其构成的拖曳阵的性能也会下降。采用了变换域自适应噪声抵消方法可以降低来自端向的本舰干扰影响,从而更好地发挥矢量拖曳阵MVDR良好的抑制干扰,估计方位的能力。


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