[發明專利]一種陣元位置微擾信號迭加抗海底混響方法

無效

• 申請號: 201310067880.X
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN103197310A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 孫輝;韓榮榮;陳文劍;張明輝;朱廣平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01S7/537
• 分類號: G01S7/537
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種陣元位置微擾信號迭加抗海底混響方法，具體涉及一種在不改變測量環境和測量設備的情況下，提高信混比的方法。

背景技術

海洋本身和其界面含有許多不同類型的不均勻性介質，當發射信號經過時產生多次反射、散射，形成混響。在淺海情況下，海底混響是主要的干擾背景，尤其是沉底和掩埋目標的回波較弱，信混比較低，因此如何提高信混比是一個重要的問題。提高信混比的方法一般有設計發射信號形式（主動聲納組合波形抗混響性能研究，聲學技術，2009，28（5）），信號處理方法（專利申請號：200810231874.2）等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在不改變測量環境和測量設備的情況下，提高信混比的方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明包括如下步驟：

（1）選擇微擾參數：

海底散射系數的相關半徑與海底的起伏不平整性和海底粗糙度有關。在一定條件下，顆粒細小的沙粒比顆粒稍粗的沙粒相關半徑要大。選擇海底散射系數的相關半徑L₁；

目標信號的相關半徑同時與其材質和大小有關，選擇目標的相關半徑L₂；

選擇適當的微擾參數L，，取f₁(L₁)＜L＜f₂(L₂)，這時在不同位置接收到的目標信號是相關的而混響是不相關的，迭加后使得混響部分抵消；

（2）在不同位置r₁(L),r₂(L),r₃(L)…接收信號：

p(r₁)＝H(r₁)+S(r₁)

p(r₂)＝H(r₂)+S(r₂)

p(r₃)＝H(r₃)+S(r₃)

????·

????·

????·

其中，H(·)為在不同位置接收到的混響信號，S(·)為在不同位置接收到的目標信號；

（3）迭加不同位置的接收信號，計算信混比：

其中，p(r_k)為陣元微擾動后在r_k位置接收到的信號，P_sum為迭加后的總的信號，N為陣元位置微擾動的次數。需要注意的是，在這N次的陣元位置微擾中，海底與目標保持相對靜止。

本發明的有益效果在于：

本發明可以有效的抑制混響，增強回波信混比，可以提高主動聲納檢測目標的能力。

附圖說明

圖1為海底混響模型示意圖；

圖2為海底混響信號不同方向相關半徑；

圖3為球面波在剛性球表面的散射；

圖4為剛性球目標信號不同方向相關半徑；

圖5為信混比；

圖6為3號陣元信混比的周期性。

具體實施方式

本發明的目的在于提出一種能在不改變測量環境和測量設備的情況下，能夠提高信混比的方法，避免了復雜的信號處理方法。本發明物理意義明確，方法簡單易懂。

技術方案：選擇適當的微擾參數，陣元首先在某個位置固定，然后根據微擾參數在不同方向移動陣元，接收陣元在不同位置的信號。將接收到的所有位置的信號迭加，可以抵消海底混響中不相關部分，來降低混響信號強度，使得信混比增大。

仿真模擬實驗方法：用單元散射模型來仿真海底混響，陣元微擾動法增強接收目標信號強度。具體內容如下：

第一步，計算海底散射系數的相關半徑L₁。

海底散射系數的相關半徑與海底的起伏不平整性和海底粗糙度有關。一般說來顆粒細小的沙粒比顆粒稍粗的沙粒相關半徑要大。選擇海底散射系數的相關半徑L₁。

仿真接收水聽器陣接收到的海底混響信號（如圖1所示）。

第二步，計算目標的相關半徑L₂。

根據球面波在剛性球上的散射波分布可以得到剛性球的相關半徑L₂。

仿真球面波在剛性球表面的散射波分布（如圖2所示）。

第三步，選擇適當的陣元微擾參數L。