[发明专利]一种用于拖曳线列阵的逆波束形成干扰抵消方法

说明书

技术领域

本发明涉及拖曳线列阵强干扰抵消技术领域，特别涉及一种用于拖曳线列阵的逆波束形成干扰抵消方法。

背景技术

微弱信号的检测与估计是阵列信号处理的关键技术之一。当目标信号很弱而干扰信号较强时，在空间谱估计中目标信号的谱峰会被强干扰的旁瓣所掩盖，对微弱信号检测概率和波达方向估计造成很大影响。因此，若要实现对微弱目标信号的检测和估计，必须对强干扰进行有效抵消。

在实际工程中，基于干扰方位特性的逆波束形成干扰抵消方法是经常用到的，逆波束形成干扰抵消方法是近几年来国内学者提出的一种干扰抵消方法，该方法首先检测干扰信号的方位，然后利用干扰方位知识构造干扰信号，最后利用构造的干扰信号进行干扰抵消。但是该方法对整个阵列仅有一个估计干扰信号，忽略了由阵型畸变、声速变化等原因造成的干扰信号在各个阵元上的差异。而在实际工程应用中，阵型畸变、声速变化等因素往往又是存在的，忽略了这些因素的逆波束形成干扰抵消方法的宽容性较差，当环境参量发生变化时，逆波束形成干扰抵消效果会严重下降，进而影响信号的进一步检测。

发明内容

本发明的目的在于，为解决现有的逆波束形成干扰抵消方法的宽容性较差，进而导致干扰抵消效果差的技术问题，在存在阵型畸变、声速变化等复杂海洋环境下，提出了一种逆波束形成干扰抵消的改进处理方法，以提高现有的干扰抵消方法在复杂海洋环境下的性能，利于目标的进一步检测和估计。为实现上述目的，本发明涉及一种具有良好宽容性的逆波束形成干扰抵消方法。

为实现上述目的，本发明提供一种用于拖曳线列阵的逆波束形成干扰抵消方法，该方法包括：

步骤1)获取拖曳线列阵中各个阵元的接收信号，并建立阵列接收信号模型；

步骤2)利用步骤1)中建立的阵列接收信号模型进行常规波束形成，从该波束形成的结果中选取最大波束输出方位作为干扰来向；

步骤3)从步骤2)得到的干扰来向中选取与待估计阵元相邻的阵元的接收信号，构造干扰重建矩阵W_I，

其中，Γ＝exp(-j2πfdcosθ/c)，j表示虚数单位，d表示阵元间距，c表示水声声速，f表示接收信号频率，θ表示搜索的方位角，N表示选取的相邻阵元的个数，M表示拖曳线列阵的阵元个数，且N≤M；

步骤4)利用步骤3)中建立的干扰重建矩阵W_I估计干扰信号矩阵，该干扰信号矩阵I_est＝W_IX，X表示阵列接收信号；

步骤5)利用步骤4)中估计的干扰信号矩阵I_est进行归一化处理，并根据归一化后的干扰信号矩阵对阵列接收信号模型进行干扰抵消，得到干扰抵消后的阵列接收信号矩阵；

步骤6)对步骤5)中获得的阵列接收信号矩阵进行波束形成，得到目标信号的空间谱。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤1)中的阵列接收信号模型表示为：

X(t)＝{x₁(t),x₂(t),…,x_M(t)}^T

其中，x(t)表示各阵元在时刻t的接收信号，M表示拖曳线列阵的阵元个数，T表示矩阵转置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤2)中的常规波束形成的输出表示为：

其中，j表示虚数单位，M表示拖曳线列阵的阵元个数，ω_m表示第m个阵元的加权系数，d表示阵元间距，c表示水声声速，f表示接收信号频率，θ表示搜索的方位角，X_m(f)表示第m个阵元频域形式的接收信号。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤5)中根据归一化后的干扰信号矩阵对阵列接收信号模型进行干扰抵消的方法表示为：

X_pro＝X-I′_est

其中，X_pro表示干扰抵消后的阵列接收信号矩阵，X表示阵列接收信号，I′_est表示归一化后的干扰信号矩阵。

作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤6)中阵列接收信号矩阵进行波束形成的公式表示为：

P'(w,θ)＝P'_s(w,θ)+P'_I(w,θ)+P'_n(w,θ)