1、由于受各種復雜海洋環(huán)境因素的影響,水下目標探測與識別仍是水聲信號處理中的重要難題之一。如何在復雜的海洋環(huán)境下獲取高信混比(信噪比)的目標回波數(shù)據是提高水下目標探測能力與識別精度所迫切需要解決的關鍵問題。本文圍繞水雷目標探測問題,對抑制主動聲納的混響干擾、獲取高信混比的目標回波這一問題展開研究。
　　本文研究的思路是基于基陣信號處理手段,利用小尺度基陣,通過形成空間的窄波束來實現(xiàn)目標方位估計的同時降低混響干擾。再依據目標回波和混響在

2、信號特性上的差異,利用信號處理手段濾除混響。通過在空間域和變換域上實現(xiàn)混響干擾的二次抑制,以提高目標回波信號的信混比。
　　文中首先對主動聲納探測目標所涉及到的三類信號形式(目標回波、混響、海洋環(huán)境噪聲)在信號模型和信號特性上的差異進行了分析和總結,給出抑制混響干擾的處理思路,為后續(xù)處理提供理論依據。
　　為了兼顧波束形成高的空間分辨率和穩(wěn)健的性能,利用四階累積量對陣列孔徑的擴展特性,結合最小冗余陣列的構造,給出一種基于最小

3、冗余陣列的四階累積量波束形成方法。該方法僅利用少的基元數(shù)便可以實現(xiàn)高的空間分辨率的同時使四階累積量數(shù)據矩陣構造的復雜度由原來的2M2?M降低到M?(2M?1)。文中著重推導了四階累積量波束形成處理增益的理論值,證明了在特定噪聲分布條件下的陣增益與常規(guī)波束形成的陣增益之間存在臨界信噪比。同時對四階累積量波束形成方法在分辨率、快拍數(shù)影響、誤差等方面的性能進行了深入討論。并結合實際數(shù)據,對四階累積量的空間分辨率進行了驗證,結果表明基于四階累積

4、量波束形成方法比常規(guī)波束形成方法具有更高的空間分辨率和背景干擾抑制能力。
　　針對寬帶探測系統(tǒng)的處理要求,文中結合分數(shù)階Fourier變換將基于四階累積量波束形成方法擴展到LFM信號的方位估計中,并進行了性能分析。同時,利用目標回波信號和混響在分數(shù)階Fourier變換后的差異,對混響信號進行變換域下的濾波。文中對單LFM信號、亮點模型信號疊加實測混響的情況進行了仿真分析,結果表明分數(shù)階Fourier變換可以有效地濾除混響干擾,進一

5、步提高目標回波信號的信混比。以分數(shù)階Fourier變換為紐帶,文中還給出了一種結合波束形成和變換域抗混響的聯(lián)合處理方法。
　　最后利用主動聲納海上目標探測數(shù)據進行了文中方法的驗證。文中分別給出了海上實驗數(shù)據單脈沖下的目標回波空間譜和在特定角度下的數(shù)據走航匹配結果。并對實測混響的概率密度進行了分析和擬合,給出了實測混響背景下四階累積量波束形成的理論處理增益。最后對主波束回波信號進行了分數(shù)階Fourier變換域上的混響濾波處理,進一步