[发明专利]一种基于水声阵列空域反转的噪声抑制方法

摘要

本发明提供的是一种基于水声阵列空域反转的噪声抑制方法。首先，对N元水声阵列探测系统输出的信号进行时域数字滤波。然后，对时域快拍进行空域反转并卷积。空间反转卷积虚拟扩展了阵列孔径，得到了(2N‑1)元的阵列。接下来，对空间反转卷积后的阵列进行灵敏度均衡，均衡后的虚拟(2N‑1)元阵列的波束响应与实际的(2N‑1)元阵列一致。N元阵列的噪声主要集中在空间谱矩阵的对角线上，经过空域反转并卷积后得到的(2N‑1)元虚拟阵列数据，噪声集中在空间谱矩阵的中心元素上。再然后，将噪声集中的空间谱矩阵的中心元素置零，达到去除噪声分量提高信噪比的目的。最后，进行常规阵列处理，输出空域探测目标的信息。

主权项

一种基于水声阵列空域反转的噪声抑制方法，其特征是：(1)通过N元水听器阵列，采集M次独立快拍的阵列信号，记为X，X为N×M维的数据；(2)通过数字滤波器对每个阵元采集到的信号进行数字滤波预处理；(3)对N元水听器每个快拍进行空间反转和卷积，获得虚拟的2N‑1个阵元的阵列，阵列孔径扩大一倍，空间反转和卷积后的阵列响应变为：其中f代表工作频率，λ代表信号波长，θ水平角度，d为阵元间距，标准阵元间距为半波长；(4)根据公式其中W(n)代表第n个阵元的权值，对步骤(3)中的空间反转和卷积获得的阵列响应进行均衡；(5)步骤(1)中N元水听器组成的阵列接收数据的协方差矩阵定义为RX＝E{XXH}，为N×N维矩阵，经过步骤(3)和(4)后获得的噪声信号协方差矩阵为：代表噪声功率的平方；(6)经过步骤(3)～(5)噪声分量集中在协方差矩阵的中心元素上，将中心元素置零就抑制掉各项同性噪声；(7)进行常规波束形成处理，得到噪声抑制后的处理结果。