[發明專利]一種基于MIMO的高分辨水下目標探測裝置及方法

無效

• 申請號: 201110427907.2
• 申請日: 2011-12-19
• 公開（公告）號: CN102608609A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 潘翔;郭小虎
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01S15/04
• 分類號: G01S15/04;G01S7/539
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術領域

本發明涉及一種基于MIMO的高分辨水下目標探測方法，是一種聲納信號處理新方法，屬于水聲目標檢測和定位領域。

背景技術

現有的基于水平收發陣結構的水下目標探測方法都是相控陣結構，發射陣駕駛同一探測信號發射至某一方向，通過掃描的方式探測所有感興趣的方向，接收陣接收信號回波，通過對接收信號波束形成和匹配濾波實現對目標檢測和定位。相控陣探測方法的目標分辨率和接收陣的陣孔徑成比。因此為了提高目標的分辨率可以通過增大收發射陣的孔徑來達到，但是陣孔徑的擴展需要更多的發射接收設備，設計更復雜聲納系統，付出更大的經濟代價。而且相控陣是指向性發射同一種信號，一次只能檢測到一個感興趣的方位，實現全方位的檢測需要經過多次全方位掃描，需要很多探測時間。

發明內容

本發明的目的是針對現有聲納技術的存在的問題，提供一種基于MIMO的高分辨水下目標探測方法。

MIMO指的是多輸入多輸出，多輸入指的是同時發射正交探測信號，多輸出指的是接收陣接收的信號回波中包含不同探測信號帶回的目標信息，通過波束形成和匹配濾波處理，區分出不同發射信號回波的虛擬數據向量，得到波形分集增益，擴展虛擬陣孔徑，來到達高分辨率的檢測和定位。同時MIMO是無指向性發射正交波形，一次發射可以實現對所有方位的檢測，因而能夠節省更多的探測時間。

為實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：本發明基于MIMO的高分辨水下目標探測裝置包括：

信號發射機，用于發射正交信號；

功率放大器，用于將正交信號進行功率放大；

發射換能器陣，用于將放大后的正交信號由電信號轉化為聲信號，并將聲信號發射至欲探測水域；

接收水聽器陣，用于接收所述發射換能器陣發射的聲信號的回波，并將所述聲信號的回波轉換為電信號；

信號接收機，用于接收并存儲所述接收水聽器陣所轉換的電信號；

信號處理器，用于接收來自信號接收機收的電信號，并對該電信號進行MIMO處理，得到MIMO波束模式；利用式(1)對MIMO波束模式進行估計，得到潛在目標的方位，然后利用式(2)所示的廣義似然比檢測器檢測所述潛在目標的方位上是否真實存在目標：

θ^=argminθ,αQ(θ)---(1)]]>

Q(θ^)≥H1<H0δ---(2)]]>

式(1)和(2)中，Q(θ)為MIMO波束模式，θ為目標可能存在的所有方位，α是目標的反射系數，為估計出的潛在目標的方位，為估計出的潛在目標方位上的波束模式值，H₀表示所估計出的潛在目標的方位上不存在真實的目標，H₁表示所估計出的潛在目標的方位上存在真實的目標，δ為廣義似然比檢測器的檢測閾值。