[發明專利]一種適用于主動聲納的局域聯合STAP方法

在審

• 申請號: 202011489740.8
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112799075A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 徐娜
• 申請（專利權）人: 海鷹企業集團有限責任公司
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88;G01S7/537
• 代理公司: 無錫派爾特知識產權代理事務所(普通合伙) 32340
• 代理人: 楊立秋

本發明公開一種適用于主動聲納的局域聯合STAP方法，屬于水聲通信和探測領域。參數初始化，該參數包括波束個數、最大測速要求、粗搜速度間隔；輸入待測樣本數據；根據待測樣本求解協方差矩陣；求降維矩陣并降維處理；估計目標在每個波束上的信號的幅度；重復上述步驟，直到將整個量程內的脈沖陣元域數據轉換成波束多普勒域數據。本發明利用待測數據統計信息的局域聯合STAP方法。不同于級聯方法，該方法沒有獨立運行直接數據域空時自適應和局域聯合方法，僅在待測空時樣本內用直接數據域空時自適應原理構造非期望數據矩陣，用于獲取待測樣本的統計信息，并作為局域聯合方法的輸入進行降維空時處理。

技術領域

本發明涉及水聲通信和探測技術領域，特別涉及一種適用于主動聲納的局域聯合STAP方法。

背景技術

在主動聲納中，混響是近距離的主要干擾，嚴重影響了聲納的探測性能。尤其是當聲納載體具有一定的運動速度時，不同方位的混響具有不同的多普勒頻移，從而使聲納陣元級的混響在頻譜上呈現大幅擴展現象，這樣低速運動的目標信號就會被混響所掩蓋，即使采用波束形成加匹配濾波的常規處理方法也難以有效消除由旁瓣進入接收機的混響。然而，當目標相對于聲納具有非零的徑向速度時，在聲納接收信號的方位-頻移二維平面上目標回波與混響從理論上講是可以分離的。

1973年Brennan等人首次提出了STAP(space time adaptive processing，空時自適應處理)的概念，把陣列信號自適應處理的基本原理由陣元信號推廣到脈沖和陣元采樣的二維數據場中。研究表明，空時自適應處理可以有效補償雷達的平臺運動效應，能獲得理論的雜波抑制性能。聲納運動平臺混響與目標的這種物理特性極其類似于機載雷達的雜波和目標特性，而混響的空時特征與雜波的空時特征存在差異。因此，研究空時自適應處理(STAP)機制在探測混響中的低速目標具有良好的應用前景。

空時自適應處理(STAP)方法有統計型STAP、直接數據域STAP等方法。其中，統計型STAP方法是需要利用訓練樣本來估計待測樣本的協方差矩陣。當利用統計型STAP方法來處理主動聲納混響背景環境中時，由于混響具有非高斯、非平穩特性，使得待測樣本與訓練樣本之間不滿足獨立同分布條件，這將導致由訓練樣本估計得到的協方差不能準確反映待測樣本的統計信息。而直接數據域STAP方法與統計型STAP不同之處在于，它是通過相鄰陣元對期望信號進行對消，從而得到除期望信號以外的所有信號，即雜波協方差，再加以適當約束來求解自適應權向量，進而實現對期望信號的幅度的估計；但該方法沒有完全利用待檢測混響數據可能提供的統計信息，這種信息量的損失，會導致方法性能不是最佳。因此，針對有源聲納的混響背景，不能直接沿用雷達的STAP方法，而是應該尋找或者構造適合于水聲條件的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于主動聲納的局域聯合STAP方法，使得主動聲納具有較好的抗混響效能。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種適用于主動聲納的局域聯合STAP方法，包括：

步驟1，參數初始化，該參數包括波束個數、最大測速要求、粗搜速度間隔；

步驟2，輸入待測樣本數據；

步驟3，根據待測樣本求解協方差矩陣；

步驟4，求降維矩陣；

步驟5，對步驟4求取的降維矩陣進行降維處理；

步驟6，估計目標在每個波束上的信號的幅度；

步驟7，重復步驟2～步驟6，直到將整個量程內的脈沖陣元域數據轉換成波束多普勒域數據。

可選的，所述步驟1包括：

根據特定聲納相關性能要求選擇合適的波束個數、最大測速要求和粗搜速度間隔；